The Bradley-Terry-Luce (BTL) model is a popular statistical approach for estimating the global ranking of a collection of items using pairwise comparisons. To ensure accurate ranking, it is essential to obtain precise estimates of the model parameters in the $\ell_{\infty}$-loss. The difficulty of this task depends crucially on the topology of the pairwise comparison graph over the given items. However, beyond very few well-studied cases, such as the complete and Erd\"os-R\'enyi comparison graphs, little is known about the performance of the maximum likelihood estimator MLE) of the BTL model parameters in the $\ell_{\infty}$-loss under more general graph topologies. In this paper, we derive novel, general upper bounds on the $\ell_{\infty}$ estimation error of the BTL MLE that depend explicitly on the algebraic connectivity of the comparison graph, the maximal performance gap across items and the sample complexity. We demonstrate that the derived bounds perform well and in some cases are sharper compared to known results obtained using different loss functions and more restricted assumptions and graph topologies. We carefully compare our results to Yan et al. (2012), which is closest in spirit to our work. We further provide minimax lower bounds under $\ell_{\infty}$-error that nearly match the upper bounds over a class of sufficiently regular graph topologies. Finally, we study the implications of our $\ell_{\infty}$-bounds for efficient (offline) tournament design. We illustrate and discuss our findings through various examples and simulations.


翻译:布拉德利- Terry- Luece (BTL) 模型是一种流行的统计方法,用于估算使用对比比较的收藏项目的全球排名。 为了确保准确的排名, 必须在更普通的图表表层图解下获得对模型参数的精确估计 。 任务难度主要取决于对给定项目的对比比较图的表层学。 但是, 除了很少经过仔细研究的案例外, 比如完整和Erd\$'os- R\'enyi 比较图表, 很少有人知道 BTL 模型模型参数的最大可能性 MLE 的性能 。 在 $\ ell\ infty} 中, 足够精确地获得对模型参数的精确估计值。 在本文中, 我们生成了新颖的、 一般性的对 $\ liftyfty 参数的估算错误, 明确取决于比较图的平基数的连通性, 各个项目的最大性差和样本的复杂性。 我们显示, 进定的底框框框框和最接近最接近结果的对比 。 我们用不同的损失函数提供了我们最接近最接近的 和最精确的 。

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极大似然估计方法(Maximum Likelihood Estimate,MLE)也称为最大概似估计或最大似然估计,是求估计的另一种方法,最大概似是1821年首先由德国数学家高斯(C. F. Gauss)提出,但是这个方法通常被归功于英国的统计学家罗纳德·费希尔(R. A. Fisher) 它是建立在极大似然原理的基础上的一个统计方法,极大似然原理的直观想法是,一个随机试验如有若干个可能的结果A,B,C,... ,若在一次试验中,结果A出现了,那么可以认为实验条件对A的出现有利,也即出现的概率P(A)较大。极大似然原理的直观想法我们用下面例子说明。设甲箱中有99个白球,1个黑球;乙箱中有1个白球.99个黑球。现随机取出一箱,再从抽取的一箱中随机取出一球,结果是黑球,这一黑球从乙箱抽取的概率比从甲箱抽取的概率大得多,这时我们自然更多地相信这个黑球是取自乙箱的。一般说来,事件A发生的概率与某一未知参数theta有关, theta取值不同,则事件A发生的概率P(A/theta)也不同,当我们在一次试验中事件A发生了,则认为此时的theta值应是t的一切可能取值中使P(A/theta)达到最大的那一个,极大似然估计法就是要选取这样的t值作为参数t的估计值,使所选取的样本在被选的总体中出现的可能性为最大。
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