We develop a theory of finite-dimensional polyhedral subsets over the Wasserstein space and optimization of functionals over them via first-order methods. Our main application is to the problem of mean-field variational inference, which seeks to approximate a distribution $\pi$ over $\mathbb{R}^d$ by a product measure $\pi^\star$. When $\pi$ is strongly log-concave and log-smooth, we provide (1) approximation rates certifying that $\pi^\star$ is close to the minimizer $\pi^\star_\diamond$ of the KL divergence over a \emph{polyhedral} set $\mathcal{P}_\diamond$, and (2) an algorithm for minimizing $\text{KL}(\cdot\|\pi)$ over $\mathcal{P}_\diamond$ with accelerated complexity $O(\sqrt \kappa \log(\kappa d/\varepsilon^2))$, where $\kappa$ is the condition number of $\pi$.


翻译:我们发展了Wasserstein空间上有限维多面体子集的理论,并利用一阶方法对这些子集上的泛函进行优化。主要应用于平均场变分推断问题,即通过乘积测度$\pi^\star$近似定义在$\mathbb{R}^d$上的分布$\pi$。当$\pi$满足强对数凹性和对数光滑性时,我们提供:(1) 逼近率证明$\pi^\star$接近于$\emph{多面体}$集合$\mathcal{P}_\diamond$上KL散度最小化器$\pi^\star_\diamond$;(2) 在$\mathcal{P}_\diamond$上最小化$\text{KL}(\cdot\|\pi)$的算法,其加速复杂度为$O(\sqrt \kappa \log(\kappa d/\varepsilon^2))$,其中$\kappa$为$\pi$的条件数。

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