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三角形运输的稀疏近似。一: 有限维情况。 (英语) Zbl 1507.49040号

摘要:对于(d)维立方体([-1,1]^d)上具有解析密度的两个概率测度(rho)和(pi。结果表明,对于(d)inmathbb{N},存在基于稀疏多项式展开式或深度ReLU神经网络的(T)的近似(tilde{T}),使得{T}_\sharp\rho\)和\(\pi\)呈指数递减。更准确地说,我们证明了神经网络的类型\(exp(-\betaN^{1/d})\)(或\(\exp(-\betaN ^{1/(d+1)}))的误差界,其中\(N)是指包含\(tilde{T})的ansatz空间的维数(或网络的大小);距离的概念包括Hellinger距离、总变差距离、Wasserstein距离和Kullback-Leibler散度。我们的构造保证了(tilde{T})是超立方体([-1,1]^d)上的单调三角双射输运。类似的结果适用于逆输运(S=T^{-1})。证明是建设性的,我们给出了一个明确的先验的对ansatz空间的描述,可用于数值实现。
第二部分见[提交人,同上,第55号,第3,987–1036(2022;Zbl 07538357号)].

MSC公司:

第49季度22 最佳运输
49纳米45 最优控制中的逆问题
41A10号 多项式逼近
41A25型 收敛速度,近似度
41A46型 任意非线性表达式的逼近;宽度和熵
62D05型 抽样理论、抽样调查
32D05型 全态域
65日第15天 函数逼近算法
49公里45 随机性问题的最优性条件

引文:

Zbl 07538357号
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参考文献:

[1] Berg,R.V.d.,Hasenclever,L.,Tomczak,J.M.,Welling,M.:Sylvester规范化变分推理流。arXiv预印arXiv:1803.05649(2018)
[2] Beskos,A。;Jasra,A。;法律,K。;马尔祖克,Y。;Zhou,Y.,《多维序贯蒙特卡罗与维度相关的类似信息建议》,SIAM/ASA J.Uncertain。数量。,6, 2, 762-786 (2018) ·兹比尔1395.82229
[3] Bieri,M.,Andreev,R.,Schwab,C.:椭圆SPDE的稀疏张量离散化。SIAM J.科学。计算表31(6),4281-4304(2009/2010)·Zbl 1205.35346号
[4] Bigoni,D.:TransportMaps图书馆,2016-2020年。http://transportmaps.mit.edu
[5] 布莱,DM;库克尔比尔,A。;McAuliffe,JD,《变量推断:统计学家评论》,《美国统计协会期刊》,第112、518、859-877页(2017年)
[6] 博加乔夫,VI;科尔斯尼科夫,AV;梅德韦杰夫,KV,《度量的三角变换》,Mat.Sb.,196,3,3-30(2005)·Zbl 1072.28010号
[7] Bonito,A.,DeVore,R.,Guignard,D.,Jantsch,P.,Petrova,G.:多变量各向异性分析函数的多项式近似。arXiv:1904.12105(2019)·Zbl 1462.41003号
[8] 布伦南,M。;比戈尼(D.Bigoni)。;O.扎姆。;斯潘蒂尼,A。;Marzouk,Y.,《利用结构开发惰性映射进行贪婪推断》,高级神经信息。过程。系统。,33, 8330-8342 (2020)
[9] Buchholz,A。;肖邦,N.,《通过准蒙特卡罗改进近似贝叶斯计算》,J.Compute。图表。统计人员。,28, 1, 205-219 (2019) ·Zbl 07499023号
[10] Chen,P.,Schwab,C.:用于快速贝叶斯估计和反演的自适应稀疏网格模型降阶。收录于:稀疏网格和应用——斯图加特2014年,第109卷《计算机科学工程讲义》,第1-27页。查姆施普林格(2016)·兹比尔1337.65012
[11] 切尼,E.:近似理论简介。国际纯数学和应用数学系列。麦格劳-希尔图书公司(1966)·Zbl 0161.25202号
[12] Chkifa,A.:高维稀疏多项式方法:在参数PDE中的应用。法国巴黎第06大学UPMC博士论文(2014)
[13] Chkifa,A。;科恩,A。;Schwab,C.,高维自适应稀疏多项式插值及其在参数偏微分方程中的应用,J.Found。计算。数学。,141601-633(2013年)·Zbl 1298.65022号
[14] 科恩,A。;施瓦布,Ch;Zech,J.,稳态Navier-Stokes方程的形状全形,SIAM J.数学。分析。,1720-1752年2月50日(2018年)·Zbl 1390.35227号
[15] Cotter,S.L.,Roberts,G.O.,Stuart,A.M.,White,D.:函数的MCMC方法:修改旧算法使其更快。统计科学。28, 424-446 (2013) ·Zbl 1331.62132号
[16] 崔,T。;法律,KJH;Marzouk,YM,Dimension-independent likelihood知悉MCMC,J.Compute。物理。,304, 109-137 (2016) ·Zbl 1349.65009号
[17] Dashti,M.,Stuart,A.M.:反问题的贝叶斯方法。参见:《不确定性量化手册》,第1、2、3卷,第311-428页。施普林格,商会(2017)
[18] Davis,P.,插值和近似。多佛数学图书(1975),纽约:多佛出版社,纽约·Zbl 0329.41010号
[19] Detommaso,G.,Cui,T.,Spantini,A.,Marzouk,Y.,Scheichl,R.:Stein变分牛顿法。摘自:《第32届神经信息处理系统国际会议论文集》,NIPS18,第9187-9197页,美国纽约州Red Hook,Curran Associates Inc(2018)
[20] Dick,J。;甘特纳,注册护士;勒吉亚,QT;Schwab,C.,贝叶斯PDE反演的高阶拟蒙特卡罗积分,计算。数学。申请。,77, 1, 144-172 (2019) ·Zbl 1442.62051号
[21] Dick,J。;LeGia,QT;Schwab,C.,全纯参数算子方程的高阶拟蒙特卡罗积分,SIAM J.Uncert。数量。,4, 1, 48-79 (2016) ·Zbl 1398.65031号
[22] 多尔戈夫,S。;Anaya-Izquierdo,K。;福克斯,C。;Scheichl,R.,张量列分解中多元概率分布的近似和抽样,统计计算。,30, 3, 603-625 (2020) ·Zbl 1436.62192号
[23] Duncan,A.,Nuesken,N.,Szpruch,L.:关于Stein变分梯度下降的几何。arXiv预印arXiv:1912.00894(2019)
[24] E、 W.,Wang,Q.:分析函数的深度神经网络近似的指数收敛性。科学。中国数学。61(10), 1733-1740 (2018) ·Zbl 1475.65007号
[25] 德克萨斯州El Moselhy;Marzouk,YM,贝叶斯推理与最优映射,J.Compute。物理。,231237815-7850(2012年)·Zbl 1318.62087号
[26] Finlay,C.,Jacobsen,J.-H.,Nurbekyan,L.,Oberman,A.M.:如何训练神经ODE。arXiv预打印arXiv:2002.02798(2020)
[27] 郭士纳,T。;Griebel,M.,《使用稀疏网格的数值积分》,Numer。算法,18,3-4,209-232(1998)·Zbl 0921.65022号
[28] 阿拉巴马州吉布斯;Su,FE,《关于选择和限定概率指标》,《国际统计评论》,70,3,419-435(2002)·兹比尔1217.62014
[29] Grathwohl,W.,Chen,R.T.Q.,Bettencourt,J.,Sutskever,I.,Duvenaud,D.:FFJORD:可扩展可逆生成模型的自由形式连续动力学。arXiv预印arXiv:1810.01367(2018)
[30] 格里贝尔,M。;Oettershagen,J.,关于解析函数的张量积近似,J.近似理论,207348-379(2016)·Zbl 1342.41036号
[31] Hervé,M.:无限维空间中的解析性。德格鲁伊特数学研究,第10卷。Walter de Gruyter&Co.,柏林(1989)·Zbl 0666.58008号
[32] 侯赛尼,B。;Nigam,N.,《贝叶斯反问题:指数尾先验》,SIAM/ASA J.《不确定性》。数量。,5, 1, 436-465 (2017) ·Zbl 1371.35349号
[33] Huang,C.-W.,Krueger,D.,Lacoste,A.,Courville,A.:神经自回归流。摘自:Dy,J.,Krause,A.(eds.)《第35届国际机器学习会议论文集》,《机器学习研究论文集》第80卷,第2078-2087页。PMLR,2018年7月10日至15日
[34] Jaini,P.,Selby,K.A.,Yu,Y.:平方和多项式流。In:ICML(2019)
[35] Kaipio,J.,Somersalo,E.:统计和计算逆问题。收录于:《应用数学科学》,第160卷。施普林格,纽约(2005)·Zbl 1068.65022号
[36] 科比泽夫,I。;普林斯,SJ;马萨诸塞州布鲁贝克,《规范化流:当前方法的介绍和回顾》,IEEE Trans。模式分析。机器。整数。,43,113964-79(2020)
[37] Kong,Z.,Chaudhuri,K.:一类规范化流模型的表达能力。收录:Chiappa,S.,Calandra,R.(编辑)。《第二十三届国际人工智能与统计会议论文集》,《机器学习研究论文集》第108卷,第3599-3609页。PMLR,2020年8月26-28日
[38] Latz,J.,关于贝叶斯反问题的适定性,SIAM/ASA J.不确定。数量。,8, 1, 451-482 (2020) ·Zbl 1437.49050号
[39] 李,B。;唐,S。;Yu,H.,用带整流功率单元的深度神经网络更好地逼近高维光滑函数,Commun。计算。物理。,27, 2, 379-411 (2019) ·Zbl 1474.65031号
[40] Liu,Q.:Stein变分梯度下降为梯度流。摘自:Guyon,I.、Luxburg,U.V.、Bengio,S.、Wallach,H.、Fergus,R.、Vishwanathan,S.和Garnett,R.(编辑)《神经信息处理系统进展》30,第3115-3123页。Curran Associates,Inc.(2017年)
[41] Liu,Q.,Wang,D.:Stein变分梯度下降:通用贝叶斯推理算法。收录:Lee,D.D.,Sugiyama,M.,Luxburg,U.V.,Guyon,I.,Garnett,R.(编辑)《神经信息处理系统进展》,第29卷,第2378-2386页。Curran Associates,Inc.(2016年)
[42] 卢,J。;Lu,Y。;Nolen,J.,Stein变分梯度下降的尺度极限:平均场状态,SIAM J.Math。分析。,51, 2, 648-671 (2019) ·Zbl 1417.35189号
[43] Lu,Y。;Lu,J.,用于表示概率分布的深度神经网络的通用近似定理,高级神经信息。过程。系统。,33, 3094-105 (2020)
[44] 马尔科夫,W。;Grossmann,J.,Uni ber Polynome,死于einem gegebenen Intervalle möglichst wenig von Null abweichen,数学。安,77,2,213-258(1916)
[45] Marzouk,Y.,Moselhy,T.,Parno,M.,Spantini,A.:通过测量传输采样:简介。参见:《不确定性量化手册》,第1、2、3卷,第785-825页。施普林格,商会(2017)
[46] Mhaskar,HN,多层前馈人工神经网络的近似特性,高级计算。数学。,1, 1, 61-80 (1993) ·Zbl 0824.41011号
[47] Morzfeld,M。;XT动力钳;Marzouk,YM,《MCMC定位:用局部结构采样高维后验分布》,J.Compute。物理。,380, 1-28 (2019) ·Zbl 1451.65011号
[48] Olver,F.W.J.,Lozier,D.W.,Boisvert,R.F.,Clark,C.W.(编辑):NIST数学函数手册。美国商务部,国家标准与技术研究所,华盛顿特区;剑桥大学出版社,剑桥(2010)·Zbl 1198.00002号
[49] Opschoor,J.A.A.,Schwab,C.,Zech,J.:高维全纯映射的指数ReLU DNN表达。技术报告2019-35,瑞士苏黎世联邦理工学院应用数学研讨会(2019)·Zbl 1500.41008号
[50] 帕帕马卡里奥斯,G。;Nalisnick,E。;Rezende,DJ;穆罕默德,S。;Lakshminarayanan,B.,概率建模和推理的规范化流,J.Mach。学习。决议,22,1-64(2021年)·Zbl 07370574号
[51] Papamakarios,G.、Pavlakou,T.、Murray,I.:用于密度估计的掩蔽自回归流。arXiv预印arXiv:1705.07057(2017)
[52] 医学博士帕诺;Marzouk,YM,运输图加速马尔可夫链蒙特卡罗,SIAM/ASA J.不确定性。数量。,6, 2, 645-682 (2018) ·兹比尔1394.65004
[53] Ramsay,J.O.:估计光滑单调函数。J.R.统计社会服务。B统计方法。60(2), 365-375 (1998) ·Zbl 0909.62041号
[54] Rezende,D.,Mohamed,S.:规范化流的变分推理。收录于:Bach,F.,Blei,D.(eds.)《第32届国际机器学习会议论文集》,《机器学习研究论文集》第37卷,第1530-1538页,法国里尔,2015年7月7日至9日
[55] CP罗伯特;Casella,G.,Monte Carlo统计方法(统计学中的Springer文本)(2005),柏林:Springer,柏林
[56] Rosenblatt,M.,《关于多元变换的评论》,《数学年鉴》。统计人员。,23, 470-472 (1952) ·Zbl 0047.13104号
[57] 鲁道夫,D。;Sprungk,B.,关于预处理Crank-Nicolson metropolis算法的推广,Found。计算。数学。,18, 2, 309-343 (2018) ·Zbl 1391.60169号
[58] Sagiv,A.,《前推测量与不确定性量化应用之间的Wasserstein距离》,Commun。数学。科学。,18, 3, 707-724 (2020) ·Zbl 1457.60004号
[59] Santambrogio,F.:应用数学家的最佳传输,非线性微分方程及其应用进展第87卷。Birkhäuser/Springer,Cham(2015年)·Zbl 1401.49002号
[60] Scheichl,R。;斯图亚特,AM;Teckentrup,AL,《椭圆反问题中计算后验期望的准蒙特卡罗和多级蒙特卡罗方法》,SIAM/ASA J.不确定性。数量。,5, 1, 493-518 (2017) ·Zbl 1516.65118号
[61] Schillings,C.,Schwab,C.:贝叶斯反问题的稀疏自适应Smolyak象限。反向探测。29(6), 065011 (2013) ·Zbl 1278.65008号
[62] 席林斯,C。;Schwab,C.,计算贝叶斯反演中的标度极限,ESAIM数学。模型。数字。分析。,50, 6, 1825-1856 (2016) ·兹比尔1358.65013
[63] 席林斯,C。;斯普伦克,B。;Wacker,P.,关于贝叶斯反问题基于Laplace的蒙特卡罗方法的Laplace近似的收敛性和噪声级鲁棒性,Numer。数学。,145, 4, 915-971 (2020) ·Zbl 1446.65098号
[64] Schwab,C.,Stuart,A.M.:贝叶斯反问题的稀疏确定性近似。反向探测。28(4), 045003 (2012) ·Zbl 1236.62014年
[65] Spantini,A.,Baptista,R.,Marzouk,Y.:非线性集合滤波的耦合技术。arXiv预印本arXiv:1907.00389(2019)
[66] 斯潘蒂尼,A。;比戈尼(D.Bigoni)。;Marzouk,Y.,《通过低维耦合进行推断》,J.Mach。学习。第19、1、2639-2709号决议(2018年)·Zbl 1480.62114号
[67] Stuart,AM,《逆向问题:贝叶斯观点》,《数值学报》。,19, 451-559 (2010) ·Zbl 1242.65142号
[68] Teshima,T。;石川一郎。;Tojo,K。;Oono,K。;池田,M。;Sugiyama,M.,基于耦合的可逆神经网络是通用微分同态逼近器,Adv.neural Inform。过程。系统。,33, 3362-73 (2020)
[69] Teshima,T.、Tojo,K.、Ikeda,M.、Ishikawa,I.、Oono,K.:神经常微分方程的通用逼近性质。arXiv预印本arXiv:2012.02414(2020)
[70] XT动力钳;Morzfeld,M。;Marzouk,YM,MALA-within-Gibbs采样器,用于稀疏条件结构的高维分布,SIAM J.Sci。计算。,42、3、A1765-A1788(2020)·Zbl 1444.62073号
[71] 维拉尼,C.:《最佳运输》,第338卷,《数学科学基本原理》。柏林施普林格出版社(2009)·Zbl 1156.53003号
[72] Wehenkel,A.,Louppe,G.:无约束单调神经网络。arXiv预印arXiv:1908.05164(2019)
[73] Yarotsky,D.,深度ReLU网络近似的误差界,神经网络。,94, 103-114 (2017) ·兹比尔1429.68260
[74] Yau,ST;张,L.,实单形积分点的上估计及其在奇异性理论中的应用,数学。Res.Lett.公司。,911-921年5月13日(2006年)·Zbl 1185.11062号
[75] Zech,J.:高维参数偏微分方程的稀疏网格近似。论文25683,苏黎世理工学院。doi:10.3929/ethz-b-000340651(2018)
[76] Zech,J.,Marzouk,Y.:三角运输的稀疏近似。第二部分:无限维情形。施工。大约doi:10.1007/s00365-022-09570-9(2022)
[77] Zech,J。;Schwab,C.,高维Smolyak求积的收敛速度,ESAIM数学。模型。数字。分析。,54, 4, 1259-1307 (2020) ·Zbl 07240638号
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