Jak uzyskać próbkowanie Gibbsa?


11

W rzeczywistości waham się zadać to pytanie, ponieważ obawiam się, że zostaną skierowane do innych pytań lub Wikipedii na temat pobierania próbek Gibbs, ale nie mam wrażenia, że ​​opisują to, co jest pod ręką.

Biorąc pod uwagę prawdopodobieństwo warunkowe : p ( x | y ) y = y 0 y = y 1 x = x 0 1p(x|y)

p(x|y)y=y0y=y1x=x01426x=x13446

I prawdopodobieństwo warunkowe : p ( y | x ) y = y 0 y = y 1 x = x 0 1p(y|x)

p(y|x)y=y0y=y1x=x01323x=x13747

Możemy wyjątkowo wymyślić wspólne prawdopodobieństwo :funique=p(x,y)

p(x,y)y=y0y=y1p(x)x=x0a0a1c0x=x1a2a3c1p(y)b0b1

Ponieważ chociaż mamy niewiadomych, mamy więcej ( ) równań liniowych:4 ∗ 2 + 384∗2+3

a0+a1+a2+a3=1b0+b1=1c0+c1=1

Jak również:

14b0=a034b0=a226(1−b0)=a146(1−b0)=a313c0=a023c0=a137(1−c0)=a247(1−c0)=a3

Szybko rozwiązuje to , . Mianowicie poprzez zrównanie \ tfrac {2} {4} b_0 = a_1 z \ tfrac {2} {6} (1-b_0) = a_1 . To daje b_0 = \ tfrac {2} {5}, a reszta następuje.c0=34b023c0=a124b0=a126(1−b0)=a1b0=25

p(x,y)y=y0y=y1p(x)x=x0110210310x=x1310410710p(y)410610

Teraz przechodzimy do ciągłego przypadku. Można sobie wyobrazić interwały i zachować powyższą strukturę w dotyku (z większą liczbą równań niż niewiadomych). Co jednak dzieje się, gdy przechodzimy do (punktowych) instancji zmiennych losowych? Jak działa pobieranie próbek

xa∼p(x|y=yb)yb∼p(y|x=xa)

iteracyjnie, prowadzić do ? Odpowiednik ograniczenia , w jaki sposób zapewnia on na przykład ? Podobnie z . Czy możemy zapisać ograniczenia i wyprowadzić próbkowanie Gibbsa z pierwszych zasad?a 0 + a 1 + a 2 + a 3 = 1 ∫ X ∫ Y p ( x , y ) d y d x = 1 ∫ Y p ( y | x ) d yp(x,y)a0+a1+a2+a3=1∫X∫Yp(x,y)dydx=1∫Yp(y|x)dy=1

Nie interesuje mnie więc, jak przeprowadzić próbkowanie Gibbsa, co jest proste, ale interesuje mnie sposób jego uzyskania, a najlepiej, jak udowodnić, że działa (prawdopodobnie pod pewnymi warunkami).

Odpowiedzi:


9

Obliczenie wspólnego rozkładu z rozkładów warunkowych jest bardzo trudne. Jeśli rozkłady warunkowe zostaną wybrane arbitralnie, wspólny rozkład wspólny może nawet nie istnieć. W takim przypadku nawet wykazanie, że rozkłady warunkowe są spójne, jest na ogół trudne. Jednym z rezultatów, który można wykorzystać do wyprowadzenia wspólnej dystrybucji, jest lemat Brook'a , wybierając stan stały , chociaż sam nigdy z powodzeniem go nie wykorzystałem do tego celu. Aby uzyskać więcej na ten temat, przyjrzałbym się pracy Juliana Besaga.

p(x)p(x′)=∏ip(xi∣x<i,x>i′)p(xi′∣x<i,x>i′),
x′

Aby udowodnić, że próbkowanie Gibbsa działa, lepiej wybrać inną trasę. Jeśli łańcuch Markowa zaimplementowany przez algorytm próbkowania ma rozkład jako rozkład niezmienny i jest nieredukowalny i aperiodyczny , łańcuch Markowa zbiegnie się do tego rozkładu (Tierney, 1994) .p

Próbkowanie Gibbsa zawsze pozostawia niezmiennik wspólnego rozkładu, z którego wyprowadzono rozkłady warunkowe: Z grubsza, jeśli i , to(x0,y0)∼p(x0,y0)x1∼p(x1∣y0)

(x1,y0)∼∫p(x0,y0)p(x1∣y0)dx0=p(x1∣y0)p(y0)=p(x1,y0).

Oznacza to, że aktualizacja przez warunkowe próbkowanie nie zmienia rozkładu próbki.x

Jednak próbkowanie Gibbsa nie zawsze jest nieredukowalne . Chociaż zawsze możemy go zastosować bez rozbijania rzeczy (w tym sensie, że jeśli mamy już próbkę z pożądanego rozkładu, to nie zmieni rozkładu), to zależy od wspólnego rozkładu, czy próbkowanie Gibbsa rzeczywiście się do niego zbiegnie (wystarczy warunkiem nieredukowalności jest to, że gęstość jest wszędzie dodatnia, ).p(x)>0


Ciekawy problem z kompatybilnością. Sprawdzam teraz „Zgodność skończonych dyskretnych rozkładów warunkowych” (Song i in.), Którzy używają „macierzy proporcji” w celu ustalenia zgodności i niepowtarzalności. Tak więc Gibbs nie może być wyprowadzony z tych ograniczeń, ponieważ nie są one wymuszane na początek. Mogę sobie wyobrazić, że może zwrócić nieprawidłowy rozkład połączeń (suma> 1), jeśli na przykład rozkłady warunkowe są niezgodne. Jakoś jednak mam wrażenie, że to, co robię, jest czymś deterministycznym, czymś zbliżonym do transformacji Radona. Próbkowanie Gibbsa wygląda tak ... brudne.
— Anne van Rossum,
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.