In the realm of unsupervised learning, Bayesian nonparametric mixture models, exemplified by the Dirichlet Process Mixture Model (DPMM), provide a principled approach for adapting the complexity of the model to the data. Such models are particularly useful in clustering tasks where the number of clusters is unknown. Despite their potential and mathematical elegance, however, DPMMs have yet to become a mainstream tool widely adopted by practitioners. This is arguably due to a misconception that these models scale poorly as well as the lack of high-performance (and user-friendly) software tools that can handle large datasets efficiently. In this paper we bridge this practical gap by proposing a new, easy-to-use, statistical software package for scalable DPMM inference. More concretely, we provide efficient and easily-modifiable implementations for high-performance distributed sampling-based inference in DPMMs where the user is free to choose between either a multiple-machine, multiple-core, CPU implementation (written in Julia) and a multiple-stream GPU implementation (written in CUDA/C++). Both the CPU and GPU implementations come with a common (and optional) python wrapper, providing the user with a single point of entry with the same interface. On the algorithmic side, our implementations leverage a leading DPMM sampler from (Chang and Fisher III, 2013). While Chang and Fisher III's implementation (written in MATLAB/C++) used only CPU and was designed for a single multi-core machine, the packages we proposed here distribute the computations efficiently across either multiple multi-core machines or across mutiple GPU streams. This leads to speedups, alleviates memory and storage limitations, and lets us fit DPMMs to significantly larger datasets and of higher dimensionality than was possible previously by either (Chang and Fisher III, 2013) or other DPMM methods.


翻译:在不受监督的学习领域,巴伊西亚非参数混合模型,例如Drichlet进程混合模型(DPMMM),为调整模型的复杂性使其适应数据提供了一个原则性方法,这些模型在集群任务组中特别有用,尽管群集数量未知。尽管这些模型具有潜力和数学优雅,但DPMMM尚未成为实践者广泛采用的主流工具。这可以说是由于一种误解,即这些模型规模不高,而且缺乏能够高效处理大数据集的高性能(和方便用户使用的)软件工具。在本文中,我们通过提出一个新的、容易使用的多式、统计软件包包,使模型组的复杂数据组与数据组组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合组合。

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