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Alexandre Belloni

大样本下基于 MCMC 的估计方法的计算复杂度

研究问题
当后验或准后验在大样本中趋近正态分布时,这种统计近似能否为 Metropolis 随机游走的计算复杂度提供理论界?
方法与思路
作者利用 Laplace–Bernstein–von Mises 极限定理的条件,分析维度增长下的随机游走,允许受限制的非凹与不连续准则。
材料陈述的贡献
摘要称建立关于参数维度的概率多项式运行时间界,并在主要情形中获得预热后随机阶为 d² 的运行时间结论。
阅读关注点
应核对后验正态近似的量化条件、初始化与预热成本,以及 d² 结论对应的算法设定、误差标准和适用情形。
阅读边界
这是 arXiv 预印本,不能据此确认同行评审或期刊接收;摘要强调非凹性与不连续性受限制,不能据此推广到任意多峰问题。

原文摘要

In this paper we examine the implications of the statistical large sample theory for the computational complexity of Bayesian and quasi-Bayesian estimation carried out using Metropolis random walks. Our analysis is motivated by the Laplace-Bernstein-Von Mises central limit theorem, which states that in large samples the posterior or quasi-posterior approaches a normal density. Using the conditions required for the central limit theorem to hold, we establish polynomial bounds on the computational complexity of general Metropolis random walks methods in large samples. Our analysis covers cases where the underlying log-likelihood or extremum criterion function is possibly non-concave, discontinuous, and with increasing parameter dimension. However, the central limit theorem restricts the deviations from continuity and log-concavity of the log-likelihood or extremum criterion function in a very specific manner. Under minimal assumptions required for the central limit theorem to hold under the increasing parameter dimension, we show that the Metropolis algorithm is theoretically efficient even for the canonical Gaussian walk which is studied in detail. Specifically, we show that the running time of the algorithm in large samples is bounded in probability by a polynomial in the parameter dimension $d$, and, in particular, is of stochastic order $d^2$ in the leading cases after the burn-in period. We then give applications to exponential families, curved exponential families, and Z-estimation of increasing dimension.

笔记与分组
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