Physically motivated stochastic dynamics are often used to sample from high-dimensional distributions. However such dynamics often get stuck in specific regions of their state space and mix very slowly to the desired stationary state. This causes such systems to approximately sample from a metastable distribution which is usually quite different from the desired, stationary distribution of the dynamic. We rigorously show that, in the case of multi-variable discrete distributions, the true model describing the stationary distribution can be recovered from samples produced from a metastable distribution under minimal assumptions about the system. This follows from a fundamental observation that the single-variable conditionals of metastable distributions that satisfy a strong metastability condition are on average close to those of the stationary distribution. This holds even when the metastable distribution differs considerably from the true model in terms of global metrics like Kullback-Leibler divergence or total variation distance. This property allows us to learn the true model using a conditional likelihood based estimator, even when the samples come from a metastable distribution concentrated in a small region of the state space. Explicit examples of such metastable states can be constructed from regions that effectively bottleneck the probability flow and cause poor mixing of the Markov chain. For specific cases of binary pairwise undirected graphical models (i.e. Ising models), we extend our results to further rigorously show that data coming from metastable states can be used to learn the parameters of the energy function and recover the structure of the model.


翻译:物理启发的随机动力学常被用于从高维分布中采样。然而,此类动力学常会陷入状态空间的特定区域,并以极慢的速度混合至期望的平稳态。这导致系统实际上是从亚稳态分布中近似采样,而该分布通常与动力学所期望的平稳分布存在显著差异。我们严格证明,在多变量离散分布的情形下,即使仅基于系统的最小假设,仍可从亚稳态分布产生的样本中恢复描述平稳分布的真实模型。这一结论源于一个基本观察:满足强亚稳态条件的亚稳态分布,其单变量条件分布在平均意义上接近平稳分布的条件分布。即使亚稳态分布在全局度量(如Kullback-Leibler散度或总变差距离)上与真实模型存在显著差异,该性质依然成立。这一特性使我们能够基于条件似然估计器学习真实模型,即使样本来自集中于状态空间小区域的亚稳态分布。此类亚稳态的显式实例可从那些有效阻碍概率流并导致马尔可夫链混合不良的区域中构造。针对二元成对无向图模型(即伊辛模型)的特例,我们扩展了研究结果,进一步严格证明:利用来自亚稳态的数据可以学习能量函数的参数并恢复模型的结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【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
34+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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+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
6+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
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【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
34+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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关论文
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+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
6+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