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TAP自由能,自旋玻璃和变分推断。 (英语) Zbl 1467.60025号

作者摘要:我们考虑了铁磁偏置耦合自旋玻璃的Sherrington-Kirkpatrick模型。对于耦合平均值的特定选择,得到的吉布斯测度等价于高维估计问题的贝叶斯后验{Z} 2个\)同步。”统计物理建议通过最小化所谓的Thouless-Anderson-Palmer(TAP)自由能,而不是平均场(MF)自由能来计算关于这个Gibbs测度(同步问题中的后验平均值)的期望。我们证明了这种识别是正确的,假设铁磁偏置大于一个常数(即同步时噪声水平足够小)。即,我们证明了TAP自由能的任何低能局部极小元与Gibbs测度平均值之间的标度距离在大尺寸极限中消失。我们的证明技术基于使用Kac-Rice公式的TAP自由能的预期临界点数量的上限。

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60层10 大偏差
2015年1月62日 贝叶斯推断
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参考文献:

[1] Adler,R.J.和Taylor,J.E.(2007)。随机域和几何体。施普林格数学专著。纽约州施普林格·Zbl 1149.60003号
[2] Alaoui,A.E.、Krzakala,F.和Jordan,M.I.(2017年)。尖峰Wigner模型中的有限尺寸修正和似然比波动。arXiv:1710.02903。
[3] Anderson,G.W.、Guionnet,A.和Zeitouni,O.(2010年)。随机矩阵导论。剑桥高等数学研究118。剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1184.15023号
[4] Andrieu,C.、De Freitas,N.、Doucet,A.和Jordan,M.I.(2003年)。机器学习MCMC简介。机器。学习。50 5-43. ·Zbl 1033.68081号 ·doi:10.1023/A:1020281327116
[5] Auffinger,A.(2011)。随机矩阵,自旋玻璃的复杂性和重尾过程。ProQuest LLC,密歇根州安阿伯。论文(博士)-纽约大学。
[6] Auffinger,A.和Ben Arous,G.(2013年)。高维球面上随机光滑函数的复杂性。安·普罗巴伯。41 4214-4247. ·Zbl 1288.15045号 ·doi:10.1214/13-AOP862
[7] Auffinger,A.、Ben Arous,G.和Cerní,J.(2013)。自旋玻璃的随机矩阵和复杂性。普通纯应用程序。数学。66 165-201. ·Zbl 1269.82066号 ·doi:10.1002/第21422页
[8] Auffinger,A.和Jagannath,A.(2019)。一般自旋玻璃的Thouless-Anderson-Palmer方程。安·普罗巴伯。47 2230-2256. ·Zbl 1426.82067号 ·doi:10.1214/18-AOP1307
[9] Baik,J.、Ben Arous,G.和Péché,S.(2005)。非零复样本协方差矩阵最大特征值的相变。安·普罗巴伯。33 1643-1697. ·Zbl 1086.15022号 ·doi:10.1214/00911790500000233
[10] Bansal,N.、Blum,A.和Chawla,S.(2004年)。相关聚类。马赫数。学习。56 89-113. ·Zbl 1089.68085号 ·doi:10.1023/B:MACH.0000033116.57574.95
[11] Barbier,J.和Macris,N.(2019年)。自适应插值方法:贝叶斯推理中证明副本公式的简单方案。普罗巴伯。理论相关领域174 1133-1185·Zbl 1478.60253号 ·doi:10.1007/s00440-018-0879-0
[12] Bayati,M.和Montanari,A.(2011年)。消息在密集图形上传递的动力学,以及压缩感知的应用。IEEE传输。信息论57 764-785·Zbl 1366.94079号 ·doi:10.1109/TIT.2010.2094817
[13] Ben Arous,G.、Mei,S.、Montanari,A.和Nica,M.(2019年)。尖峰张量模型的前景。普通纯应用程序。数学。72 2282-2330. ·兹比尔1434.62078 ·doi:10.1002/cpa.21861
[14] Biane,P.(1997)。关于半圆形分布的自由卷积。印第安纳大学数学。期刊46 705-718·兹比尔0904.46045 ·doi:10.1512/iumj.1997.46.1467
[15] Blei,D.M.(2012)。概率主题模型。Commun公司。ACM 55 77-84。
[16] Blei,D.M.、Kucukelbir,A.和McAuliffe,J.D.(2017)。变分推理:统计学家评论。J.Amer。统计师。协会112 859-877。
[17] Bolthausen,E.(2014)。Sherrington-Kirkpatrick模型TAP方程解的迭代构造。公共数学。物理学。325 333-366. ·Zbl 1288.82038号 ·文件编号:10.1007/s00220-013-1862-3
[18] Boucheron,S.、Lugosi,G.和Massart,P.(2013)。集中不等式:一个非渐近独立理论。牛津大学出版社,牛津。米歇尔·勒杜(Michel Ledoux)的前言·Zbl 1279.60005号
[19] Bray,A.J.和Moore,M.A.(1980年)。自旋玻璃中的亚稳态。《物理学杂志》。C、 固态物理。13 L469。
[20] Bray,A.J.、Moore,M.A.和Young,A.P.(1984年)。TAP解决方案和Parisi q(x)的加权平均值。《物理学杂志》。C、 固态物理。17 L155。
[21] Brown,L.D.和Purves,R.(1973)。极值的可测量选择。Ann.Statist公司。1 902-912. ·Zbl 0265.28003号 ·doi:10.1214/aos/1176342510
[22] Capitaine,M.、Donati-Martin,C.、Féral,D.和Février,M.(2011)。Wigner矩阵的半圆形分布和尖峰变形特征值的自由卷积。电子。J.概率。16 1750-1792. ·Zbl 1245.15037号
[23] Cavagna,A.、Giardin,I.、Parisi,G.和Mézard,M.(2003)。关于SK模型中TAP和热力学方法的形式等价性。《物理学杂志》。A 36 1175-1194年·兹比尔1066.82023 ·doi:10.1088/0305-4470/36/5/301
[24] Chatterjee,S.(2010年)。旋转眼镜和Stein的方法。普罗巴伯。理论相关领域148 567-600·兹比尔1209.82016 ·doi:10.1007/s00440-009-0240-8
[25] Chen,W.-K.和Panchenko,D.(2018年)。关于混合自旋模型中的TAP自由能。公共数学。物理学。362 219-252. ·Zbl 1397.82012年 ·doi:10.1007/s00220-018-3143-7
[26] Crisanti,A.、Leuzzi,L.、Parisi,G.和Rizzo,T.(2003)。退火近似下Sherrington-Kirkpatrick模型的复杂性。物理学。版次B 68 174401。
[27] Crisanti,A.、Leuzzi,L.、Parisi,G.和Rizzo,T.(2004)。旋转类复杂性。物理学。修订稿。92 127203.
[28] Crisanti,A.、Leuzzi,L.和Rizzo,T.(2005)。平均场自旋类模型的复杂性:伊辛p-spin。物理学。版次B 71 094202。
[29] Davidson,K.R.和Szarek,S.J.(2001)。局部算子理论、随机矩阵和Banach空间。《巴拿赫空间几何手册》,第131卷·Zbl 1067.46008号
[30] De Dominicis,C.和Young,A.P.(1983年)。无限范围伊辛自旋玻璃的加权平均值和顺序参数。《物理学杂志》。甲16 2063-2075。
[31] Dembo,A.和Zeitouni,O.(2010年)。大偏差技术和应用。随机建模和应用概率38。柏林施普林格。修正了第二版(1998年)的重印·Zbl 1177.60035号
[32] Deshpande,Y.、Abbe,E.和Montanari,A.(2017年)。平衡二元随机块模型的渐近互信息。Inf.推理6 125-170·Zbl 1383.62021号
[33] Dia,M.,Macris,N.,Krzakala,F.,Lesieur,T.,Zdeborová,L.等人(2016年)。对称秩一矩阵估计的互信息:副本公式的证明。神经信息处理系统进展424-432。
[34] Diaconis,P.(2009)。马尔可夫链蒙特卡罗革命。牛市。阿默尔。数学。社会(N.S.)46 179-205·Zbl 1168.60032号 ·doi:10.1090/S0273-0979-08-01238-X
[35] Füredi,Z.和Komlós,J.(1981)。随机对称矩阵的特征值。组合数学1 233-241·Zbl 0494.15010号
[36] Fyodorov,Y.V.(2004)。随机能量景观的复杂性、玻璃化转变和随机矩阵谱行列式的绝对值。物理学。修订稿。92 240601, 4. ·Zbl 1267.82055号
[37] Ghorbani,B.、Javadi,H.和Montanari,A.(2018年)。主题模型变分推理中的一种不稳定性。arXiv:1802.00568。
[38] Guerra,F.(2003)。平均场自旋玻璃模型中的破复型对称边界。公共数学。物理学。233 1-12. ·Zbl 1013.82023号 ·doi:10.1007/s00220-002-0773-5
[39] Holland,P.W.、Laskey,K.B.和Leinhardt,S.(1983年)。随机块模型:第一步。Soc.网络。5 109-137.
[40] Javanmard,A.、Montanari,A.和Ricci-Tersenghi,F.(2016)。半定弛豫中的相变。程序。国家。阿卡德。科学。美国113 E2218-E2223·Zbl 1359.62188号 ·doi:10.1073/pnas.1523097113
[41] Kirkpatrick,S.和Sherrington,D.(1978年)。自旋类的无限范围模型。物理学。版次B 17 4384。
[42] Koller,D.和Friedman,N.(2009年)。概率图形模型:原理和技术。自适应计算和机器学习。麻省理工学院出版社,马萨诸塞州剑桥·Zbl 1183.68483号
[43] Lelarge,M.和Miolane,L.(2019年)。对称低秩矩阵估计的基本极限。普罗巴伯。理论相关领域173 859-929·Zbl 1411.60014号 ·doi:10.1007/s00440-018-0845-x
[44] Levin,D.A.和Peres,Y.(2017年)。马尔可夫链和混合时间。阿默尔。数学。Soc.,Providence,RI.第二版[MR2466937],由Elizabeth L.Wilmer撰写,James G.Propp和David B.Wilson撰写的“从过去耦合”一章·Zbl 1390.60001号
[45] Mézard,M.和Montanari,A.(2009年)。信息、物理和计算。牛津大学毕业生文凭。牛津大学出版社,牛津·Zbl 1163.94001号
[46] Mézard,M.、Parisi,G.和Virasoro,M.A.(1987年)。旋转玻璃理论及其他。世界物理学科学讲稿9。新泽西州蒂内克市世界科学公司·Zbl 0992.82500号
[47] Miolane,L.(2017)。低秩矩阵估计的基本极限:非对称情况。arXiv:1702.00473。
[48] Mityagin,B.S.(2020年)。实解析函数的零点集。Mat.Zametki材料:107 473-475·Zbl 1442.26039号
[49] Montanari,A.和Sen,S.(2016)。稀疏随机图上的半定规划及其在社区检测中的应用。STOC’16-第48届ACM SIGACT计算理论研讨会论文集814-827。纽约ACM·Zbl 1376.90043号
[50] Montanari,A.和Venkataramanan,R.(2020年)。通过近似消息传递估计低秩矩阵。Ann.Statist公司。出现。arXiv:1711.01682。
[51] Nishimori,H.(2001)。自旋玻璃统计物理与信息处理:导论。国际物理学专著系列111。牛津大学出版社,纽约。翻译自1999年的日语原文·Zbl 1103.82002号
[52] Parisi,G.(1979年)。自旋类的序参数的数量是无限的。物理学。修订稿。43 1754.
[53] Parisi,G.(1980年)。自旋玻璃SK模型的一系列近似解。《物理学杂志》。A: 数学。将军13 L115。
[54] Parisi,G.(1983年)。自旋类的顺序参数。物理学。修订稿。50 1946-1948.
[55] Parisi,G.和Potters,M.(1995年)。关于自旋玻璃中亚稳态的数量。欧洲鱼。莱特。32 13. ·Zbl 0868.60052号 ·doi:10.1088/0305-4470/28/18/016
[56] Pastur,L.A.(1972年)。随机矩阵的谱。茶杯。材料Fiz。10 102-112.
[57] Pastur,L.A.(2005)。随机矩阵的高斯系综的全局状态的一种简单方法。乌克兰。材料Zh。57 790-817. ·Zbl 1102.82015年 ·doi:10.1007/s11253-005-0241-4
[58] Perry,A.、Wein,A.S.、Bandeira,A.S.和Moitra,A.(2018年)。PCA I的最优性和次最优性:尖峰随机矩阵模型。Ann.Statist公司。46 2416-2451. ·Zbl 1404.62065号 ·doi:10.1214/17-AOS1625
[59] Plefka,T.(1982)。无限长伊辛自旋玻璃模型TAP方程的收敛条件。《物理学杂志》。A 15 1971-1978年。
[60] Sinclair,A.(2012)。随机生成和计数算法:马尔可夫链方法。施普林格科技与商业媒体·Zbl 0780.68096号
[61] Singer,A.(2011年)。通过特征向量和半定规划实现角度同步。申请。计算。哈蒙。分析。30 20-36. ·Zbl 1206.90116号 ·doi:10.1016/j.aca.2010.02.001
[62] Singer,A.和Wu,H.(2011年)。定向性和扩散贴图。申请。计算。哈蒙。分析。31 44-58. ·Zbl 1218.68131号 ·doi:10.1016/j.acha.2010.10.001
[63] 苏巴格,E.(2017)。球面自旋模型的复杂性——二阶矩方法。安·普罗巴伯。45 3385-3450. ·Zbl 1417.60029号 ·doi:10.1214/16-AOP1139
[64] Talagrand,M.(2011)。自旋玻璃的平均场模型。第一卷:基本示例。Ergebnisse der Mathematik和Ihrer Grenzgebiete。3.佛尔吉。数学现代调查系列[数学及相关领域的结果。第三系列。数学现代调查丛书]54。柏林施普林格·Zbl 1214.82002号
[65] Thouless,D.J.、Anderson,P.W.和Palmer,R.G.(1977年)。“自旋玻璃的可解模型”的解。菲洛斯。杂志:35 593-601。
[66] Voiculescu,D.(1991)。随机矩阵和自由积的极限定律。发明。数学。104 201-220. ·Zbl 0736.60007号 ·doi:10.1007/BF01245072
[67] Wainwright,M.J.和Jordan,M.I.(2008)。图形模型、指数族和变分推理。已找到。趋势马赫数。学习。1 1-305. ·Zbl 1193.62107号 ·数字对象标识代码:10.1561/220000001
[68] A.张。
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