Bayesian optimal experimental design provides a principled framework for selecting experimental settings that maximize obtained information. In this work, we focus on estimating the expected information gain in the setting where the differential entropy of the likelihood is either independent of the design or can be evaluated explicitly. This reduces the problem to maximum entropy estimation, alleviating several challenges inherent in expected information gain computation. Our study is motivated by large-scale inference problems, such as inverse problems, where the computational cost is dominated by expensive likelihood evaluations. We propose a computational approach in which the evidence density is approximated by a Monte Carlo or quasi-Monte Carlo surrogate, while the differential entropy is evaluated using standard methods without additional likelihood evaluations. We prove that this strategy achieves convergence rates that are comparable to, or better than, state-of-the-art methods for full expected information gain estimation, particularly when the cost of entropy evaluation is negligible. Moreover, our approach relies only on mild smoothness of the forward map and avoids stronger technical assumptions required in earlier work. We also present numerical experiments, which confirm our theoretical findings.


翻译:贝叶斯最优实验设计为选择能最大化获取信息的实验设置提供了原则性框架。本研究聚焦于在似然函数的微分熵与设计无关或可显式计算的情形下,估计期望信息增益。这将问题简化为最大熵估计,缓解了期望信息增益计算中固有的若干挑战。我们的研究受到大规模推断问题(如反问题)的推动,这类问题的计算成本主要来自昂贵的似然函数求值。我们提出一种计算方法:通过蒙特卡洛或拟蒙特卡洛代理近似证据密度,同时使用标准方法计算微分熵而无需额外的似然函数求值。我们证明该策略能达到与最先进的完整期望信息增益估计方法相当或更优的收敛速率,尤其在熵计算成本可忽略时。此外,我们的方法仅需前向映射满足温和光滑性条件,避免了早期工作中所需的更强技术假设。数值实验也验证了我们的理论结果。

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
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
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
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
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 · 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
47+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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
52+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
Arxiv
11+阅读 · 2018年7月31日
VIP会员
最新内容
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
1+阅读 · 30分钟前
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
1+阅读 · 48分钟前
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
0+阅读 · 58分钟前
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:12
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
11+阅读 · 4月25日
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
9+阅读 · 4月25日
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
8+阅读 · 4月25日
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
9+阅读 · 4月24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
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
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
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
52+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
Arxiv
11+阅读 · 2018年7月31日
相关基金
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员