깁스 샘플링 및 일반 MH-MCMC


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나는 Gibbs 샘플링과 Metropolis Hastings 알고리즘에 대해 약간의 독서를하고 있으며 몇 가지 질문이 있습니다.

내가 이해하는 것처럼 Gibbs 샘플링의 경우 큰 다변량 문제가있는 경우 조건부 분포에서 샘플링합니다. 즉, 하나의 변수는 샘플링하고 다른 변수는 모두 고정하고 MH에서는 전체 관절 분포에서 샘플링합니다.

문서가 말한 한 가지는 제안 된 샘플이 Gibbs Sampling에서 항상 수락 된다는 것입니다. 즉, 제안 수락 률은 항상 1입니다. 나에게 이것은 큰 다변량 문제의 경우 큰 이점처럼 보입니다. . 실제로 그런 경우, 사후 분포를 생성하기 위해 Gibbs Sampler를 항상 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?


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잘 구성된 다변량 MH 제안은 조건부로부터의 샘플링이 가능할 때에도 Gibbs 샘플링보다 성능이 우수 할 수 있습니다 (예 : 높은 차원의 다변량 정규 변수, 변수가 높은 상관 관계가있을 때 HMC가 Gibb보다 큰 차이로 이깁니다). Gibbs 샘플링은 변수가 함께 진화 할 수 없기 때문입니다. 개별 인수를 반복적으로 최적화하여 함수를 최적화하는 것과 비슷합니다 . 후자를 수행하는 것이 더 쉽지만 모든 인수를 각 인수가 아닌 연속적으로 wrt로 최적화하는 것이 좋습니다 .
guy

Metropolis-Hastings는 조건부 제안을 사용하여 샘플링 할 수 있습니다. 특정 종류 의 MH 를 언급하고 있습니까?
Glen_b-복지 주 모니카

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의견 주셔서 감사합니다. 아니요, Gibbs Sampler가 더 자주 사용되지 않는 이유를 일반적으로 생각하고있었습니다. 조건부 분포 형태는 Gibbs 샘플링에 대해 사전에 알려 져야한다는 사실을 놓쳤다. 현재의 요구에 따라 조합이 가장 잘 작동하는 것 같습니다. 따라서 매개 변수의 하위 집합에는 MH 단계를 사용하고 다른 매개 변수는 일정하게 유지하고 다른 하위 집합에는 조건부로 분석하기 쉬운 Gibbs를 사용하십시오. 나는 이것을 시작하고 있으므로 아직 다양한 유형의 MH를 알지 못합니다. 그것에 대한 조언을
Luca

답변:


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대도시 알고리즘을 사용하는 주된 이유는 결과 후방을 알 수없는 경우에도이를 사용할 수 있다는 사실에 있습니다. 깁스 샘플링의 경우 변형되는 사후 분포를 알아야합니다.


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답장을 보내 주셔서 감사합니다! 따라서 GS를 사용하면 조건부 조건이 아주 간단하게 샘플링 할 수있는 간단한 분포이며, 알려진 반면 조인트 분포는 샘플링하기 어려운 복잡한 분포 일 수 있습니다.
Luca

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예 이것이 진실입니다. 그러나 종종 깁스 샘플링과 메트로폴리스가 함께 사용되고 있습니다. 따라서 일부 변수를 조정하면 닫힌 형태의 후방이 생길 수 있지만 다른 변수의 경우에는 불가능하며 "메트로폴리스 단계"를 사용해야합니다. 이 경우 어떤 유형의 메트로폴리스 샘플러 (독립, 랜덤 워크) 및 어떤 종류의 제안 밀도를 사용해야하는지 결정해야합니다. 그러나 나는 이것이 너무 멀리 가고 있다고 생각하고 먼저 자신을 위해이 내용을 읽어야합니다.
user3777456

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Gibbs 샘플링은 (아마도 높은 차원의) 매개 변수 공간을 여러 개의 낮은 차원 단계로 분류했기 때문에 샘플링에서 차원의 저주를 해제합니다. Metropolis-Hastings는 거부 샘플링 기술 생성의 일부 차원 문제를 완화하지만, 여전히 전체 다변량 분포 (샘플 수락 / 거부 결정)에서 샘플링하여 알고리즘이 차원의 저주로 고통받습니다.

이 간단한 방법으로 생각하십시오 : 모든 변수를 동시에 (Metropolis Hastings)보다 한 번에 하나의 변수 (Gibbs)에 대한 업데이트를 제안하는 것이 훨씬 쉽습니다.

그 말로, 매개 변수 공간의 차원은 잠재적으로 수렴 할 수없는 더 많은 매개 변수가 있기 때문에 Gibbs와 Metropolis Hastings의 수렴에 여전히 영향을 미칩니다.

Gibbs 루프의 각 단계가 닫힌 형태 일 수 있기 때문에 Gibbs도 좋습니다. 이는 종종 각 매개 변수가 다른 몇 가지에만 적용되는 계층 적 모델의 경우입니다. 각 Gibbs 단계가 닫힌 형태가되도록 모델을 구성하는 것이 매우 간단합니다 (각 단계가 켤 때 "반 접합"이라고도 함). 알려진 분포에서 샘플링하기 때문에 매우 빠르기 때문에 좋습니다.


"Gibbs 샘플링은 샘플링에서 차원의 저주를 깨뜨립니다": 실제로 Gibbs 샘플링은 적응 형 제안 공분산 행렬을 사용하는 Metropolis Hastings와 같은 것보다 훨씬 나쁜 경향이 있습니다.
Cliff AB
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