We propose a method for the accurate estimation of rare event or failure probabilities for expensive-to-evaluate numerical models in high dimensions. The proposed approach combines ideas from large deviation theory and adaptive importance sampling. The importance sampler uses a cross-entropy method to find an optimal Gaussian biasing distribution, and reuses all samples made throughout the process for both, the target probability estimation and for updating the biasing distributions. Large deviation theory is used to find a good initial biasing distribution through the solution of an optimization problem. Additionally, it is used to identify a low-dimensional subspace that is most informative of the rare event probability. This subspace is used for the cross-entropy method, which is known to lose efficiency in higher dimensions. The proposed method does not require smoothing of indicator functions nor does it involve numerical tuning parameters. We compare the method with a state-of-the-art cross-entropy-based importance sampling scheme using three examples: a high-dimensional failure probability estimation benchmark, a problem governed by a diffusion equation, and a tsunami problem governed by the time-dependent shallow water system in one spatial dimension.


翻译:我们提出了一种方法,用于准确估计高维方面难得事件或失败概率的精确估计。拟议方法结合了大偏差理论和适应性重要性抽样中的观点。重要取样员使用跨热带方法寻找最佳高山偏差分布,并重新使用整个过程为两者、目标概率估计和更新偏差分布而制作的所有样本。大偏差理论用于通过优化问题的解决方案找到良好的初始偏差分布。此外,它还用于确定一个低维次空间,这一次空间最能说明稀有事件概率。这一次空间用于跨热带方法,已知该方法在较高层面会丧失效率。拟议方法并不要求指标功能的平滑,也不涉及数字调整参数。我们用三个例子将该方法与最新水平的跨热带重要取样计划进行比较:一个高维概率估计基准,一个受扩散方程式制约的问题,以及一个由一个空间层面依赖时间的浅水系统管理的海啸问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月31日
Independence testing in high dimensions
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月31日
Gradient-based Adaptive Importance Samplers
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月29日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员