Empirical Bayes provides a powerful approach to learning and adapting to latent structure in data. Theory and algorithms for empirical Bayes have a rich literature for sequence models, but are less understood in settings where latent variables and data interact through more complex designs. In this work, we study empirical Bayes estimation of an i.i.d. prior in Bayesian linear models, via the nonparametric maximum likelihood estimator (NPMLE). We introduce and study a system of gradient flow equations for optimizing the marginal log-likelihood, jointly over the prior and posterior measures in its Gibbs variational representation using a smoothed reparametrization of the regression coefficients. A diffusion-based implementation yields a Langevin dynamics MCEM algorithm, where the prior law evolves continuously over time to optimize a sequence-model log-likelihood defined by the coordinates of the current Langevin iterate. We show consistency of the NPMLE as $n, p \rightarrow \infty$ under mild conditions, including settings of random sub-Gaussian designs when $n \asymp p$. In high noise, we prove a uniform log-Sobolev inequality for the mixing of Langevin dynamics, for possibly misspecified priors and non-log-concave posteriors. We then establish polynomial-time convergence of the joint gradient flow to a near-NPMLE if the marginal negative log-likelihood is convex in a sub-level set of the initialization.


翻译:经验贝叶斯为学习并适应数据中的潜在结构提供了一种强大的方法。关于序列模型中经验贝叶斯的理论与算法已有丰富文献,但在潜变量与数据通过更复杂设计相互作用的情境下,其理解仍相对不足。本文研究贝叶斯线性模型中独立同分布先验的经验贝叶斯估计,采用非参数最大似然估计(NPMLE)方法。我们引入并探究一组梯度流方程,用于优化边际对数似然:该方程在吉布斯变分表示中联合优化先验和后验测度,并通过回归系数的平滑重参数化实现。基于扩散的实现方法产生了一种朗之万动力学MCEM算法,其中先验分布随时间连续演化,以优化由当前朗之万迭代坐标定义的序列模型对数似然。我们证明,在温和条件下,当$n, p \rightarrow \infty$时(包括$n \asymp p$的随机亚高斯设计设定),NPMLE具有一致性。在高噪声环境下,我们针对朗之万动力学的混合性证明了一个一致的对数索博列夫不等式,该不等式适用于可能错误指定的先验和非对数凹的后验。随后,我们证明:若边际负对数似然在初始化的子水平集中为凸函数,则联合梯度流可在多项式时间内收敛到近似NPMLE。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月9日
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月7日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
最新内容
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
《决策模型比较研究》
专知会员服务
8+阅读 · 7月25日
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
5+阅读 · 7月25日
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
4+阅读 · 7月25日
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
3+阅读 · 7月24日
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员