Integration against a probability distribution given its unnormalized density is a central task in Bayesian inference and other fields. We introduce new methods for approximating such expectations with a small set of weighted samples -- i.e., a quadrature rule -- constructed via an interacting particle system that minimizes maximum mean discrepancy (MMD) to the target distribution. These methods extend the classical mean shift algorithm, as well as recent algorithms for optimal quantization of empirical distributions, to the case of continuous distributions. Crucially, our approach creates dynamics for MMD minimization that are invariant to the unknown normalizing constant; they also admit both gradient-free and gradient-informed implementations. The resulting mean shift interacting particle systems converge quickly, capture anisotropy and multi-modality, avoid mode collapse, and scale to high dimensions. We demonstrate their performance on a wide range of benchmark sampling problems, including multi-modal mixtures, Bayesian hierarchical models, PDE-constrained inverse problems, and beyond.


翻译:摘要:根据未归一化的密度对概率分布进行积分是贝叶斯推断及其他领域的核心任务。我们引入新方法,通过极小化与目标分布的最大平均差异(MMD)的交互粒子系统,构建由少量加权样本组成的近似期望的求积规则。这些方法将经典均值漂移算法以及近期用于经验分布最优量化的算法扩展到连续分布情形。关键在于,我们的方法构建了对于未知归一化常数不变的MMD极小化动力学,且同时支持无梯度与含梯度的实现。由此得到的均值漂移交互粒子系统收敛迅速,能够捕捉各向异性与多模态性,避免模态坍塌,并可扩展至高维。我们在广泛基准采样问题上验证了其性能,包括多模态混合分布、贝叶斯分层模型、偏微分方程约束反问题等。

0
下载
关闭预览

相关内容

【Nature】贝叶斯统计与建模综述,26页pdf
专知会员服务
77+阅读 · 2021年1月21日
【干货书】贝叶斯推断随机过程,449页pdf
专知会员服务
156+阅读 · 2020年8月27日
【干货书】贝叶斯推断随机过程,449页pdf
专知
31+阅读 · 2020年8月27日
面试题:简单说说贝叶斯定理
七月在线实验室
12+阅读 · 2019年6月12日
一文读懂机器学习中的贝叶斯统计学
数据分析
26+阅读 · 2019年5月8日
详解GAN的谱归一化(Spectral Normalization)
PaperWeekly
11+阅读 · 2019年2月13日
概率论之概念解析:边缘化(Marginalisation)
贝叶斯机器学习前沿进展
机器学习研究会
21+阅读 · 2018年1月21日
一文读懂贝叶斯分类算法(附学习资源)
大数据文摘
12+阅读 · 2017年12月14日
从概率论到多分类问题:综述贝叶斯统计分类
机器之心
14+阅读 · 2017年9月28日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 6月14日
Arxiv
0+阅读 · 6月12日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关资讯
【干货书】贝叶斯推断随机过程,449页pdf
专知
31+阅读 · 2020年8月27日
面试题:简单说说贝叶斯定理
七月在线实验室
12+阅读 · 2019年6月12日
一文读懂机器学习中的贝叶斯统计学
数据分析
26+阅读 · 2019年5月8日
详解GAN的谱归一化(Spectral Normalization)
PaperWeekly
11+阅读 · 2019年2月13日
概率论之概念解析:边缘化(Marginalisation)
贝叶斯机器学习前沿进展
机器学习研究会
21+阅读 · 2018年1月21日
一文读懂贝叶斯分类算法(附学习资源)
大数据文摘
12+阅读 · 2017年12月14日
从概率论到多分类问题:综述贝叶斯统计分类
机器之心
14+阅读 · 2017年9月28日
相关基金
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员