Markov chain Monte Carlo methods for exponential family models with intractable normalizing constant, such as the exchange algorithm, require simulations of the sufficient statistics at every iteration of the Markov chain, which often result in expensive computations. Surrogate models for the likelihood function have been developed to accelerate inference algorithms in this context. However, these surrogate models tend to be relatively inflexible, and often provide a poor approximation to the true likelihood function. In this article, we propose the use of a warped, gradient-enhanced, Gaussian process surrogate model for the likelihood function, which jointly models the sample means and variances of the sufficient statistics, and uses warping functions to capture covariance nonstationarity in the input parameter space. We show that both the consideration of nonstationarity and the inclusion of gradient information can be leveraged to obtain a surrogate model that outperforms the conventional stationary Gaussian process surrogate model when making inference, particularly in regions where the likelihood function exhibits a phase transition. We also show that the proposed surrogate model can be used to improve the effective sample size per unit time when embedded in exact inferential algorithms. The utility of our approach in speeding up inferential algorithms is demonstrated on simulated and real-world data.


翻译:用于移动式家庭模型(如交换算法)的指数式家庭模型的Markov链 Monte Carlo 方法,其常态常数难以稳定,如交换算法等,要求模拟马尔科夫链的每一次迭代都有足够的统计数据,这往往导致昂贵的计算。已经开发了概率函数的代谢模型,以加快这一背景下的推算算算算法。然而,这些代用模型往往相对不灵活,往往对真实概率函数的近似性较差。在本篇文章中,我们提议对可能性函数使用扭曲的、梯度增强的高斯进程代孕模型,该模型将共同模拟充分统计数据的样本和差异,并使用扭曲功能来捕捉输入参数空间中的共变异性。我们表明,可以利用非常态性和包含梯度信息这两种考虑来获得一种代用模型,该模型比传统的定点高斯进程代孕模型要差强得多。在作出推断时,特别是在可能性函数显示阶段转型的区域,我们还表明,拟议的代孕化模型模型模型可以用来用来改进输入输入输入精确度空间空间空间的精度数据模型的精度模型模型。我们在模拟模型模型中的精度模型模型模型模型模型模型模型模型中的精度缩缩缩缩缩缩缩缩化模型。

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