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Bas J. M. Werker
Bo Zhou

情境多臂老虎机实验后的有效统计推断

研究问题
在随机情境多臂老虎机模型下,如何对自适应随机化实验收集的数据进行有效统计推断,并理解采样规则对两臂比较检验的影响?
方法与思路
作者推导 Hájek–Le Cam 意义下的极限实验,用 Girsanov 定理得到随机微分方程表示,再结合弱收敛结果分析检验统计量。
材料陈述的贡献
摘要称,经典 t 检验及逆概率加权检验可有非高斯极限,两臂比较的有效性需要精确定义的平移不变性,并提出相应采样规则。
阅读关注点
应核对平移不变性的精确定义、非标准极限分布如何用于检验校准,以及修改后的 Thompson 等采样规则与模拟验证的范围。
阅读边界
这是 arXiv 预印本,同行评审与期刊接收均未核实;摘要未说明渐近条件、检验实施细节或模拟数值,不能推断一般采样规则都有效。

原文摘要

We establish an asymptotic framework for the statistical analysis of the stochastic contextual multi-armed bandit problem (CMAB), which is widely employed in adaptively randomized experiments across various fields. While algorithms for maximizing rewards or, equivalently, minimizing regret have received considerable attention, our focus centers on statistical inference with adaptively collected data under the CMAB model. To this end we derive the limit experiment (in the Hajek-Le Cam sense). This limit experiment is highly nonstandard and, applying Girsanov's theorem, we obtain a structural representation in terms of stochastic differential equations. This structural representation, and a general weak convergence result we develop, allow us to obtain the asymptotic distribution of statistics for the CMAB problem. In particular, we obtain the asymptotic distributions for the classical t-test (non-Gaussian), Adaptively Weighted tests, and Inverse Propensity Weighted tests (non-Gaussian). We show that, when comparing both arms, validity of these tests requires the sampling scheme to be translation invariant in a way we make precise. We propose translation-invariant versions of Thompson, tempered greedy, and tempered Upper Confidence Bound sampling. Simulation results corroborate our asymptotic analysis.

笔记与分组
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