统计学 > 方法论
[提交于 2012年11月20日
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标题: 小世界MCMC与温控:遍历性与谱隙
标题: Small World MCMC with Tempering: Ergodicity and Spectral Gap
摘要: 当对一个多模态分布 $\pi(x)$, $x\in \rr^d$ 进行采样时,局部提议的马尔可夫链通常混合较慢;而小世界采样器 \citep{guankrone} ——一种使用局部和长程提议混合的马尔可夫链——则能快速混合。 然而,由于其谱隙依赖于每个模式的体积,小世界采样器会受到维度灾难的影响。我们提出了一种新的采样器,结合了退火、小世界采样以及从伴生链(例如等能采样器)中生成长程提议的方法。 在最简单形式下,该采样器采用两个小世界链:探索链和采样链。探索链采样 $\pi_t(x) \propto \pi(x)^{1/t}$, $t\in [1,\infty)$,并构建经验分布。利用此经验分布作为其长程提议,设计采样链使其平稳分布为 $\pi(x)$。我们证明了该算法的遍历性,并研究了其收敛速度。 We show that the spectral gap of the exploring chain is enlarged by a factor of $t^{d}$ and that of the sampling chain is shrunk by a factor of $t^{-d}$. Importantly, the spectral gap of the exploring chain depends on the "size" of $\pi_t(x)$ while that of sampling chain does not. Overall, the sampler enlarges a severe bottleneck at the cost of shrinking a mild one, hence achieves faster mixing. The penalty on the spectral gap of the sampling chain can be significantly alleviated when extending the algorithm to multiple chains whose temperatures $\{t_k\}$ follow a geometric progression. If we allow $t_k \rightarrow 0$, the sampler becomes a global optimizer.
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