The planted coloring problem is a prototypical inference problem for which thresholds for Bayes optimal algorithms, like Belief Propagation (BP), can be computed analytically. In this paper, we analyze the limits and performances of the Simulated Annealing (SA), a Monte Carlo-based algorithm that is more general and robust than BP, and thus of broader applicability. We show that SA is sub-optimal in the recovery of the planted solution because it gets attracted by glassy states that, instead, do not influence the BP algorithm. At variance with previous conjectures, we propose an analytic estimation for the SA algorithmic threshold by comparing the spinodal point of the paramagnetic phase and the dynamical critical temperature. This is a fundamental connection between thermodynamical phase transitions and out of equilibrium behavior of Glauber dynamics. We also study an improved version of SA, called replicated SA (RSA), where several weakly coupled replicas are cooled down together. We show numerical evidence that the algorithmic threshold for the RSA coincides with the Bayes optimal one. Finally, we develop an approximated analytical theory explaining the optimal performances of RSA and predicting the location of the transition towards the planted solution in the limit of a very large number of replicas. Our results for RSA support the idea that mismatching the parameters in the prior with respect to those of the generative model may produce an algorithm that is optimal and very robust.


翻译:种植的彩色问题是一个典型的推论问题,Bayes 最佳算法的阈值,如信仰传播(BP),可以用分析方法来计算。在本文中,我们分析了模拟Annaaling(SA)的极限和性能,这是一个以蒙特卡洛为基础的算法,比BP更一般、更强、更具有广泛适用性。我们显示SA在恢复植入的解决方案方面是次优的,因为它受到玻璃化国家的吸引,相反,它不会影响BP算法。与先前的预测不同,我们提议对SA算法阈值进行分析性估计,方法是比较Paraganitic 阶段的脊柱点和动态临界温度。这是热力学阶段过渡与Glauber动态平衡行为之外之间的根本联系。我们还研究了SA的改良版本,它被复制了几个微弱相交织的复制品一起被冷却下来。我们展示的数字证据表明,RSA的算法阈值与Bayes最优的理念相吻合。最后,我们为RSA RA 模拟变现的模型提供了一种最优的变现的模型,用来推算。

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