×

测试图形模型的下限:着色和反铁磁伊辛模型。 (英语) Zbl 1499.62192号

摘要:我们研究自旋系统或无向图形模型背景下的身份测试问题,其形式如下:给定模型(M)的参数说明和未知模型(M^*)的分布(mu_{M^*})的抽样预言,我们能否有效地确定这两个模型(M\)和(M^*\)都一样吗?我们考虑对软约束和硬约束系统进行身份测试。特别地,我们在两个典型案例中证明了硬度结果,即伊辛模型和适当的颜色,并探讨了身份测试是否比结构学习更容易。
对于铁磁(吸引)伊辛模型,C.达斯卡拉基斯等[in:第29届ACM-SIAM离散算法年会论文集,SODA 2018。宾夕法尼亚州费城:工业和应用数学学会(SIAM);纽约州纽约市:计算机协会(ACM)。1989–2007 (2018;Zbl 1409.62160号)]提出了一种用于身份测试的多项式时间算法。我们证明了在反铁磁(排斥)设置下,在已知结构学习需要超多项式样本数的相同参数范围内,硬度结果。特别地,对于最大度(d)的(n)-顶点图,我们证明了如果(|\beta|d=\omega(\log{n}))(其中\(\beta\)是逆温度参数),则不存在多项式运行时间恒等性测试算法,除非(\mathrm{RP}=\mathrm{NP})。在硬约束设置中,我们提供了正确颜色的一致性测试的硬度结果。我们的结果基于#BIS的假设硬度,即二部图中独立集的(近似)计数问题。

MSC公司:

62H22个 概率图形模型
62H15型 多元分析中的假设检验
2017年第68季度 问题的计算难度(下限、完备性、近似难度等)
第68季度25 算法和问题复杂性分析
82B20型 格系统(伊辛、二聚体、波茨等)和平衡统计力学中出现的图上系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: arXiv公司 链接

参考文献:

[1] D.H.Ackley、G.E.Hinton和T.J.Sejnowski。玻尔兹曼机器的学习算法。认知科学,9(1):147-1691985。
[2] A.Anandkumar、D.J.Hsu、F.Huang和S.M.Kakade。学习树图形模型的混合。《神经信息处理系统进展》(NeurIPS),第1052-1060页,2012年。
[3] T.Batu、E.Fischer、L.Fortnow、R.Kumar、R.Rubinfeld和P.White。测试随机变量的独立性和一致性。2001年第42届IEEE计算机科学基础研讨会(FOCS)论文集,第442-451页。
[4] A.Blanca、Z.Chen、D.Stefankovi’c和E.Vigoda。H-染色的结构学习。《第29届算法学习理论国际会议论文集》,第83卷,第152-185页,2018年·Zbl 1405.68149号
[5] A.Bogdanov、E.Mossel和S.Vadhan。区分马尔可夫随机场的复杂性。《近似》编辑A.Goel、K.Jansen、J.D.P Rolim和R.Rubinfeld·Zbl 1159.68042号
[6] G.布雷斯勒。有效学习任意图上的Ising模型。2015年第47届ACM计算机理论研讨会(STOC)论文集,第771-782页·Zbl 1321.68397号
[7] G.Bresler、E.Mossel和A.Sly。从样本重建马尔可夫随机场:一些观察结果和算法。SIAM计算机杂志,42(2):563-5782013·Zbl 1271.68239号
[8] G.Bresler、D.Gamarnik和D.Shah。反铁磁伊辛模型的结构学习。神经信息处理系统进展(NeurIPS),第2852-2860页,2014a。
[9] G.Bresler、D.Gamarnik和D.Shah。图形模型中参数估计的困难。神经信息处理系统进展(NeurIPS),第1062-1070页,2014b。
[10] G.Brito,I.Dumitriu和K.D.Harris。随机二部双正则图中的谱间隙及其应用。ArXiv预印ArXiv:1804.078082018。
[11] A.A.Bulatov、M.Dyer、L.A.Goldberg、M.Jerrum和C.McQuillan。布尔域上函数的可表达性,以及对计数CSP的应用。美国医学会杂志(JACM),60(5):322013年·Zbl 1281.68131号
[12] J.-Y.Cai、A.Galanis、L.A.Goldberg、H.Guo、M.Jerrum、D.’s Stefankovi’c和E.Vigoda#树非一致区域中二部有界度图上2-自旋系统的BIS-硬度。《计算机与系统科学杂志》,82(5):690-7112016·兹比尔1338.68086
[13] C.Calabro、R.Impagliazzo、V.Kabanets和R.Paturi。《UniquekSAT的复杂性:一个孤立引理分叉CNFs》。计算机与系统科学杂志,74(3):386-3932008·Zbl 1135.68020号
[14] C.L.Canonne、I.Diakonikolas、T.Goulekis和R.Rubinfeld。测试离散分布的形状限制。计算系统理论,62(1):4-622018·Zbl 1386.68215号
[15] X.Chen、M.Dyer、L.A.Goldberg、M.Jerrum、P.Lu、C.McQuillan和D.Richerby。近似保守计数CSP的复杂性。《计算机与系统科学杂志》,81(1):311-3292015·Zbl 1354.68114号
[16] C.K.Chow和C.Liu。用依赖树逼近离散概率分布。IEEE信息理论汇刊,14(3):462-4671968·Zbl 0165.22305号
[17] A.Collevecchio、T.M.Garoni、T.Hyndman和D.Tokarev。伊辛模型的蠕虫过程正在快速混合。《统计物理杂志》,164(5):1082-11022016·Zbl 1362.82006年
[18] S.Dasgupta。学习多叉树。《第十五届人工智能不确定性会议论文集》,第134-141页,1999年。
[19] C.Daskalakis、E.Mossel和S.Roch。Bethe格上的进化树和Ising模型:Steel猜想的证明。概率论及相关领域,149(1-2):149-1892011·Zbl 1221.92063号
[20] C.Daskalakis、N.Dikkala和G.Kamath。测试伊辛模型。第29届ACM-SIAM离散算法(SODA)年会论文集,1989-2007页,2018年·Zbl 1409.62160号
[21] I.迪亚科尼科拉斯和D.M.凯恩。一种测试离散分布特性的新方法。第57届IEEE计算机科学基础年会(FOCS)论文集,第685-694页,2016年。
[22] I.Diakonikolas、D.M.Kane和V.Nikishkin。用于测试结构化分布贴近性的优化算法和下限。第56届IEEE计算机科学基础年会(FOCS)论文集,第1183-1202页,2015年。
[23] I.Diakonikolas、T.Gouliakis、J.Peebles和E.Price。高概率样本最优同一性测试。《第45届自动机、语言和程序设计国际学术讨论会论文集》,第1卷,第1-41页,2018年。
[24] M.Dyer、L.A.Goldberg、C.Greenhill和M.Jerrum。近似计数问题的相对复杂性。算法,38(3):471-500,2004·Zbl 1138.68424号
[25] M.Dyer、L.A.Goldberg和M.Jerrum。布尔#CSP的近似三分法。《计算机与系统科学杂志》,76(3-4):267-2772010·Zbl 1201.68154号
[26] T.Emden-Weinert、S.Hougardy和B.Kreuter。唯一可着色图和大围长着色图的硬度。组合数学,概率与计算,7(4):375-3861998·Zbl 0918.05051号
[27] J.费尔森斯坦。推断系统发育,第2卷。Sinauer Associates,Inc.,马萨诸塞州桑德兰,2004年。
[28] S.Friedli和Y.Velenik。格点系统的统计力学:具体的数学介绍。剑桥大学出版社,2017年·Zbl 1407.82001
[29] A.Galanis、L.A.Goldberg和M.Jerrum。近似计数H颜色是#BIS-Hard。SIAM计算机杂志,45(3):680-7112016a·Zbl 1342.68147号
[30] A.Galanis、D.Stefankovi c和E.Vigoda。反铁磁伊辛模型和硬核模型配分函数的不逼近性。组合数学,概率与计算,25(4):500-5592016b·Zbl 1420.68098号
[31] S.Geman和C.Graffigne。马尔可夫随机场图像模型及其在计算机视觉中的应用。《国际数学家大会议事录》,第1卷,1496-1517页。加州伯克利,1986年·Zbl 0665.68067号
[32] H.O.Georgii先生。吉布斯测量和相变,第9卷。沃尔特·德·格鲁伊特(Walter de Gruyter),2011年·兹比尔1225.60001
[33] L.A.Goldberg和M.Jerrum。具有局部场的铁磁伊辛的复杂性。组合数学,概率与计算,16(1):43-612007·Zbl 1170.82001年
[34] L.A.Goldberg和M.Jerrum。近似铁磁Potts模型的配分函数。美国医学会杂志,59(5):252012·Zbl 1281.68116号
[35] L.A.Goldberg和M.Jerrum。伊辛模型中的近似两两相关性。ACM计算理论汇刊。将于2019年上市·Zbl 1498.82006年
[36] O.Goldreich、S.Goldwasser和D.Ron。属性测试及其与学习和近似的联系。美国医学会杂志,45(4):653-750,1998年·Zbl 1065.68575号
[37] H.Guo和M.Jerrum。伊辛模型的随机簇动力学正在迅速混合。第28届ACM-SIAM离散算法(SODA)年度研讨会论文集,第1818-1827页,2017年·Zbl 1419.82013年8月
[38] L.Hamilton、F.Koehler和A.Moitra。马尔可夫随机场的信息论性质及其算法应用。神经信息处理系统进展(NeurIPS),第2460-2469页,2017年。
[39] S.Hoory、N.Linial和A.Wigderson。扩展图及其应用。美国数学学会公报,43(4):439-5612006·Zbl 1147.68608号
[40] R.Impagliazzo和R.Paturi。关于k-SAT的复杂性。计算机与系统科学杂志,62(2):367-3752001·Zbl 0990.68079号
[41] M.Jerrum和A.Sinclair。伊辛模型的多项式时间近似算法。SIAM计算杂志,22(5):1087-11161993·Zbl 0782.05076号
[42] A.Klivans和R.Meka。使用乘法权重学习图形模型。第58届计算机科学基础年会(FOCS)论文集,第343-354页。IEEE,2017年。
[43] K.-I.Ko.公司。关于概率算法和NP难问题的一些观察。信息处理信函,14(1):39-431982·兹伯利048368045
[44] S.I.Lee、V.Ganapathi和D.Koller。使用L1-正则化的马尔可夫网络的有效结构学习。神经信息处理系统进展(NeurIPS),第817-8242007页。
[45] M.Molloy和B.Reed。当图形的颜色数接近最大程度时进行着色。2001年第33届ACM计算机理论研讨会(STOC)论文集,第462-470页·Zbl 1323.05052号
[46] D.Randall和D.Wilson。伊辛系统的采样自旋组态。第十届ACM-SIAM离散算法(SODA)年会论文集,第959-960页,1999年·Zbl 1052.82525号
[47] P.Ravikumar、M.J.Wainwright和J.D.Lafferty。使用'1-正则逻辑回归的高维伊辛模型选择。《统计年鉴》,38(3):1287-13192010·Zbl 1189.62115号
[48] S.Roth和M.J.Black。专家领域:学习图像先验的框架。2005年IEEE计算机学会计算机视觉和模式识别会议(CVPR)论文集,第2卷,第860-867页,2005年。
[49] R.Rubinfeld和M.Sudan。多项式的稳健特征及其在程序测试中的应用。SIAM计算机杂志,25(2):252-2711996·Zbl 0844.68062号
[50] R.Salakhutdinov和G.Hinton。Deep Boltzmann机器的有效学习程序。神经计算,24(8):1967-2006,2012·Zbl 1247.68223号
[51] R.Salakhutdinov和H.Larochelle。深层玻尔兹曼机器的有效学习。《第13届国际人工智能与统计会议(AISTATS)会议记录》,第693-700页,2010年。
[52] N.P.Santhanam和M.J.Wainwright。选择高维二进制图形模型的信息论限制。IEEE传输。信息理论,58(7):4117-41342012·Zbl 1365.62212号
[53] A.斯利。唯一性阈值的计算转换。《第51届IEEE计算机科学基础年度研讨会论文集》,第287-2962010页。
[54] A.Sly和N.Sun。在两个自旋模型和正则图中计数的计算硬度。2012年第53届计算机科学基础年会(FOCS)论文集,第361-369页。
[55] G.Valiant和P.Valiant。自动不等式证明器和实例优化身份测试。SIAM计算机杂志,46(1):429-4552017·Zbl 1362.62107号
[56] M.Vuffray、S.Misra、A.Lokhov和M.Chertkov。交互筛选:伊辛模型的高效和样本优化学习。神经信息处理系统进展(NeurIPS),第2595-2603页,2016年。
[57] M.Vuffray、S.Misra和A.Y.Lokhov。离散图形模型的有效学习。ArXiv预印ArXiv:1902.006002019。
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。