We develop sampling algorithms to fit Bayesian hierarchical models, the computational complexity of which scales linearly with the number of observations and the number of parameters in the model. We focus on crossed random effect and nested multilevel models, which are used ubiquitously in applied sciences. The posterior dependence in both classes is sparse: in crossed random effects models it resembles a random graph, whereas in nested multilevel models it is tree-structured. For each class we identify a framework for scalable computation, building on previous work. Methods for crossed models are based on extensions of appropriately designed collapsed Gibbs samplers, where we introduce the idea of local centering; while methods for nested models are based on sparse linear algebra and data augmentation. We provide a theoretical analysis of the proposed algorithms in some simplified settings, including a comparison with previously proposed methodologies and an average-case analysis based on random graph theory. Numerical experiments, including two challenging real data analyses on predicting electoral results and real estate prices, compare with off-the-shelf Hamiltonian Monte Carlo, displaying drastic improvement in performance.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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