Deep Gaussian Process (DGP) models offer a powerful nonparametric approach for Bayesian inference, but exact inference is typically intractable, motivating the use of various approximations. However, existing approaches, such as mean-field Gaussian assumptions, limit the expressiveness and efficacy of DGP models, while stochastic approximation can be computationally expensive. To tackle these challenges, we introduce Neural Operator Variational Inference (NOVI) for Deep Gaussian Processes. NOVI uses a neural generator to obtain a sampler and minimizes the Regularized Stein Discrepancy in L2 space between the generated distribution and true posterior. We solve the minimax problem using Monte Carlo estimation and subsampling stochastic optimization techniques. We demonstrate that the bias introduced by our method can be controlled by multiplying the Fisher divergence with a constant, which leads to robust error control and ensures the stability and precision of the algorithm. Our experiments on datasets ranging from hundreds to tens of thousands demonstrate the effectiveness and the faster convergence rate of the proposed method. We achieve a classification accuracy of 93.56 on the CIFAR10 dataset, outperforming SOTA Gaussian process methods. Furthermore, our method guarantees theoretically controlled prediction error for DGP models and demonstrates remarkable performance on various datasets. We are optimistic that NOVI has the potential to enhance the performance of deep Bayesian nonparametric models and could have significant implications for various practical applications


翻译:深度高斯过程(DGP)模型为贝叶斯推断提供了一种强大的非参数方法,但精确推断通常难以实现,因此推动了各种近似方法的使用。然而,现有方法(如均值场高斯假设)限制了DGP模型的表现力和有效性,而随机近似方法则可能计算成本高昂。为应对这些挑战,我们提出了针对深度高斯过程的神经算子变分推断(NOVI)。NOVI利用神经生成器获取采样器,并在L2空间中最小化生成分布与真实后验分布之间的正则化Stein散度。我们通过蒙特卡洛估计和子采样随机优化技术求解极小极大问题。我们证明了该方法引入的偏差可通过将Fisher散度乘以常数加以控制,从而实现了稳健的误差控制,并确保了算法的稳定性和精度。在从数百到数万个样本的数据集上的实验表明,该方法具有有效性和更快的收敛速度。我们在CIFAR10数据集上实现了93.56的分类准确率,优于最先进的高斯过程方法。此外,我们的方法为DGP模型提供了理论上可控的预测误差保证,并在多种数据集上表现出卓越性能。我们乐观地认为,NOVI有望提升深度贝叶斯非参数模型的性能,并对各类实际应用产生重要影响。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
18+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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
2+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
6+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
6+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
5+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
19+阅读 · 6月2日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
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
18+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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员