We propose an actor-critic algorithm for a family of complex problems arising in algebraic statistics and discrete optimization. The core task is to produce a sample from a finite subset of the non-negative integer lattice defined by a high-dimensional polytope. We translate the problem into a Markov decision process and devise an actor-critic reinforcement learning (RL) algorithm to learn a set of good moves that can be used for sampling. We prove that the actor-critic algorithm converges to an approximately optimal sampling policy. To tackle complexity issues that typically arise in these sampling problems, and to allow the RL to function at scale, our solution strategy takes three steps: decomposing the starting point of the sample, using RL on each induced subproblem, and reconstructing to obtain a sample in the original polytope. In this setup, the proof of convergence applies to each subproblem in the decomposition. We test the method in two regimes. In statistical applications, a high-dimensional polytope arises as the support set for the reference distribution in a model/data fit test for a broad family of statistical models for categorical data. We demonstrate how RL can be used for model fit testing problems for data sets for which traditional MCMC samplers converge too slowly due to problem size and sparsity structure. To test the robustness of the algorithm and explore its generalization properties, we apply it to synthetically generated data of various sizes and sparsity levels.


翻译:我们提出了一种Actor-Critic算法,用于解决代数统计与离散优化领域中出现的一系列复杂问题。其核心任务是从一个由高维多面体定义的非负整数格有限子集中生成样本。我们将该问题转化为马尔可夫决策过程,并设计了一种Actor-Critic强化学习算法,以学习可用于采样的一组有效转移动作。我们证明了该Actor-Critic算法能够收敛至近似最优的采样策略。为应对此类采样问题中常见的复杂性挑战,并使强化学习算法能够适应大规模问题,我们的解决策略分为三步:分解采样起点、对每个诱导子问题应用强化学习,以及通过重构获得原始多面体中的样本。在此框架下,收敛性证明适用于分解中的每个子问题。我们在两种场景下测试了该方法。在统计应用中,高维多面体作为参考分布的支撑集出现,用于范畴数据广泛统计模型的模型/数据拟合检验。我们展示了如何利用强化学习解决传统MCMC采样器因问题规模与稀疏结构导致收敛速度过慢的数据集模型拟合检验问题。为测试算法的鲁棒性并探索其泛化特性,我们将其应用于不同规模与稀疏程度的合成生成数据。

0
下载
关闭预览

相关内容

【机器学习术语宝典】机器学习中英文术语表
专知会员服务
61+阅读 · 2020年7月12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
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
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
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
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
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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
5+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关资讯
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
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
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
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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员