×

关于Metropolis-Hastings重要抽样估计器。 (英语) Zbl 1450.62104号

本文讨论了计算可测空间(G)上一个部分未知概率测度(mu)的数学期望w.r.t的基本问题,该测度由条件(d\mu/d\mu_0(x)=Z^{-1}\rho(x)决定,其中(x\ in G)和(mu_0)是G上的先验已知参考测度。常数\(Z=\int_G\rho(x)\mu_0(dx)\ in(0,\infty)\)未知。目标是计算\(\mathbf{电子}_\mu(f)=\int_G f(x)\mu(dx)\)仅通过使用\(\rho\)和\(f\)的计算。为此,可以使用著名的Metropolis-Hastings(MH)算法和估计来模拟马尔可夫链{电子}_\mu(f)作为(S_n(f)=n^{-1}\sum_{k=1}^n f(X_k))。然而,MH算法的一个重要部分是接受/拒绝步骤,即给定(X_n),首先绘制一些(Y{n+1}),然后仅以一定的概率选择状态(X{n+1}=Y{n+1{)(否则,(X{n+1}=X{n})仍然存在)。这会导致高度相关的样本\((X_n)_{n\in\mathbb{n}}\)。
本文提出了MH重要性抽样估计量,它将样本((X_n,Y_n){n\mathbb{n}})和估计值(mathbf{电子}_\μ(f)\)作为\[A_n(f)=\frac{\sum_{k=1}^n w(X_k,Y_k)f(Y_k)}{\sum_{k=1}^n w(X_k,Y_k)},\]获得,其中\(w(X,Y)\)是权重函数。对于这个估计量,证明了一个强数定律和一个中心极限定理。此外,还提供了一个显式的均方误差界。与经典估计不同,MH重要性抽样估计的渐近方差不涉及任何相关项。给出了比较S_n(f)和A_n(f)的数值实验。

MSC公司:

2005年6月2日 马尔可夫过程:估计;隐马尔可夫模型
62-08 统计问题的计算方法
60J05型 一般状态空间上的离散马尔可夫过程
60J22型 马尔可夫链中的计算方法
60F05型 中心极限和其他弱定理
2015年1月62日 贝叶斯推断
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Agapiou,S.、Papaspiliopoulos,O.、Sanz-Alonso,D.和Stuart,A.重要抽样:内在维度和计算成本。,《统计科学》32,3(2017),405-431·Zbl 1442.62026号 ·doi:10.1214/17-STS611
[2] Atchadé,Y.F.和Perron,F.对独立Metropolis-Hastings算法的改进。,《中国统计》15,1(2005),3-18·Zbl 1059.62086号
[3] Botev,Z.I.,L'Ecuyer,P.和Truffin,B.马尔可夫链重要性抽样及其在罕见事件概率估计中的应用。,《统计与计算》23(2013),271-285·Zbl 1322.62010年
[4] Cappé,O.、Moulines,E.和Ryden,T.,《隐马尔可夫模型中的推断》(统计学中的Springer系列)。Springer-Verlag New York,Inc.,美国新泽西州塞考克斯,2005年·Zbl 1080.62065号
[5] Casella,G.和Robert,C.Rao-Blackwellisation抽样方案。,《生物特征》83(1996),81-94·Zbl 0866.62024号 ·doi:10.1093/biomet/83.1.81
[6] Chatterjee,S.和Diaconis,P.重要抽样所需的样本量。,附录申请。普罗巴伯。28, 2 (2018), 1099-1135. ·Zbl 1391.65008号 ·doi:10.1214/17-AAP1326
[7] 肖邦,N.和里奇韦,J.让皮马印第安人独处:二元回归作为贝叶斯计算的基准。,《统计科学》32,1(2017年2月),64-87·Zbl 1442.62007年 ·doi:10.1214/16-STS581
[8] Delmas,J.和Jourdain,B.废物回收真的能改善多提案的Metropolis Hastings算法吗?基于控制变量的分析。,《应用概率杂志》46,4(12 2009),938-959·兹比尔1187.60056 ·doi:10.1239/jap/1261670681
[9] Douc,R.和Robert,C.《大都会黑斯廷斯算法的典型Rao-Blackwellization》。,安。统计师。39, 1 (2011), 261-277. ·Zbl 1209.62023号 ·doi:10.1214/10-AOS838
[10] Ernst,O.,Sprungk,B.,and Starkloff,H.-J.贝叶斯反问题中的集合和多项式混沌卡尔曼滤波器分析。,SIAM/ASA J.不确定性量化3,1(2015),823-851·Zbl 1339.60041号 ·doi:10.1137/140981319
[11] Frenkel,D.通过拒绝状态采样加速蒙特卡罗模拟。,《国家科学院院刊》101(2004),17571-17575。
[12] Frenkel,D.废物回收蒙特卡洛。,《凝聚态物质的计算机模拟:从材料到化学生物学》(讲稿物理703),柏林斯普林格出版社(2006),127-137。
[13] Garbuno-Inigo,A.、Hoffman,F.、Li,W.和Stuart,A.M.。相互作用的朗之万扩散:梯度结构和集合卡尔曼采样器。预印本,arXiv:1903.08866v32019·Zbl 1447.65119号 ·doi:10.1137/19M1251655
[14] Herty,M.和Visconti,G.反问题的动力学方法。,动力学及相关模型12,5(2019),1109-1130·Zbl 1420.35417号 ·doi:10.3934/krm.2019042
[15] Hinrichs,A.积分近似的最佳重要性抽样。,《复杂性杂志》26,2(2010),125-134·Zbl 1191.65003号 ·doi:10.1016/j.jco.2009.11.003
[16] Jones,G.关于马尔可夫链中心极限定理。,概率调查1(2004),299-320·Zbl 1189.60129号 ·doi:10.1214/15495780410000051
[17] Joulin,A.和Ollivier,Y.马尔可夫链蒙特卡罗曲率、浓度和误差估计。,安·普罗巴伯。38, 6 (2010), 2418-2442. ·Zbl 1207.65006号 ·doi:10.1214/10-AOP541
[18] Kipnis,C.和Varadhan,S.可逆Markov过程可加泛函的中心极限定理及其在简单排除中的应用。,数学物理通信104,1(1986),1-19·Zbl 0588.60058号 ·doi:10.1007/BF01210789
[19] Kontoyiannis,I.和Meyn,S.不可逆马尔可夫链的几何遍历性和谱间隙。,普罗巴伯。理论相关性。字段154,1(2012),327-339·Zbl 1263.60064号 ·doi:10.1007/s00440-011-0373-4
[20] Łatuszynski,K.,Miasojedow,B.和Niemiro,W.MCMC算法估计误差的非渐近界。,伯努利19,5A(2013),20133-2066·兹比尔1412.60110 ·文件编号:10.3150/12-BEJ442
[21] Łatuszyñski,K.和Niemiro,W.几何漂移条件下MCMC的严格置信界。,《复杂性杂志》27,1(2011),23-38·Zbl 1210.65004号 ·doi:10.1016/j.jco.2010.07.003
[22] Martino,L.、Elvira,V.、Luengo,D.和Corander,J.分层自适应重要性抽样。,《统计与计算》27,3(2016),599-623·Zbl 1505.62276号 ·doi:10.1007/s11222-016-9642-5
[23] Mathé,P.和Novak,E.简单蒙特卡罗和大都会算法。,《复杂性杂志》23,4-6(2007),673-696·Zbl 1132.65004号 ·doi:10.1016/j.jco.2007.05.002
[24] Maxwell,M.和Woodroof,M.马尔可夫链可加泛函的中心极限定理。,安·普罗巴伯。28, 2 (2000), 713-724. ·Zbl 1044.60014号 ·doi:10.1214/aop/1019160258
[25] Mengersen,K.和Tweedie,R.黑斯廷斯和大都会算法的收敛速度。,安。统计师。24, 1 (1996), 101-121. ·Zbl 0854.60065号 ·doi:10.1214/aos/1033066201
[26] Meyn,S.和Tweedie,R.,《马尔可夫链和随机稳定性》,第一版,剑桥大学出版社,1993年·兹比尔0925.60001
[27] 欧文,A.,《蒙特卡罗理论、方法和示例》。2013
[28] Roberts,G.和Rosenthal,J.几何遍历性和混合马尔可夫链。,电子。公共概率。2(1997),第2期,第13-25页·Zbl 0890.60061号 ·doi:10.1214/ECP.v2-981
[29] Roberts,G.和Rosenthal,J.各种Metropolis-Hastings算法的最佳缩放。,《统计科学》16,4(2001),351-367·Zbl 1127.65305号 ·doi:10.1214/ss/1015346320
[30] Rosenthal,J.和Rosenthall,P.某些二因子不可逆mcmc算法的谱界。,电子。Commun公司。普罗巴伯。20(2015),10页·Zbl 1333.60165号 ·doi:10.1214/ECP.v20-4528
[31] 鲁道夫,D.惰性可逆马尔可夫链蒙特卡罗的显式误差界。,《复杂性杂志》25,1(2009),11-24·Zbl 1160.65004号 ·doi:10.1016/j.co.2008.05.005
[32] Rudolf,D.通过马尔可夫链蒙特卡罗计算期望的误差界。,蒙特卡罗方法与应用16(2010),323-342·兹比尔1208.65009 ·doi:10.1515/mcma.2010.012
[33] Rudolf,D.马尔可夫链蒙特卡罗的显式误差界。,数学学位论文485(2012),93页·Zbl 1273.60090号 ·doi:10.4064/dm485-0-1
[34] Schuster,I.梯度重要性抽样。预印本,arXiv:1507.05781v12015。
[35] Schuster,I.和Klebanov,I.马尔可夫链重要性抽样——MCMC的高效估计器。预印本,arXiv:1805.07179v32020·Zbl 07499858号
[36] Smith,J.W.、Everhart,J.E.、Dickson,W.C.、Knowler,W.C和Johannes,R.S.使用ADAP学习算法预测糖尿病的发病。年,《计算机在医疗保健中的应用年度研讨会论文集》(1988年),第261-265页。
[37] 用于探索后验分布的Tierney,L.Markov链。,《美国年鉴》第22卷第4期(1994年),1701-1762年·Zbl 0829.62080号 ·doi:10.1214/aos/1176325750
[38] Tierney,L.关于一般状态空间的Metropolis-Hastings核的注记。,附录申请。普罗巴伯。8 (1998), 1-9. ·Zbl 0935.60053号 ·doi:10.1214/aoap/1027961031
[39] 维霍拉,M。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。