Statistical divergences (SDs), which quantify the dissimilarity between probability distributions, are a basic constituent of statistical inference and machine learning. A modern method for estimating those divergences relies on parametrizing an empirical variational form by a neural network (NN) and optimizing over parameter space. Such neural estimators are abundantly used in practice, but corresponding performance guarantees are partial and call for further exploration. In particular, there is a fundamental tradeoff between the two sources of error involved: approximation and empirical estimation. While the former needs the NN class to be rich and expressive, the latter relies on controlling complexity. We explore this tradeoff for an estimator based on a shallow NN by means of non-asymptotic error bounds, focusing on four popular $\mathsf{f}$-divergences -- Kullback-Leibler, chi-squared, squared Hellinger, and total variation. Our analysis relies on non-asymptotic function approximation theorems and tools from empirical process theory. The bounds reveal the tension between the NN size and the number of samples, and enable to characterize scaling rates thereof that ensure consistency. For compactly supported distributions, we further show that neural estimators of the first three divergences above with appropriate NN growth-rate are near minimax rate-optimal, achieving the parametric rate up to logarithmic factors.


翻译:量化概率分布差异的统计差异(SDs)是统计推断和机器学习的基本组成部分。一种现代方法是估算这些差异的现代方法,其依据是神经网络(NN)对实验变异形式进行假称,并优化参数空间。这种神经估计器在实践中使用得非常多,但相应的性能保障是局部的,需要进一步探索。特别是,两种错误来源之间有一个基本的权衡:近似值和实证估计。前者需要NNN类丰富和表达性,而后者则依赖复杂性控制。我们探索以浅 NNN值为基础的估测器的这一交易,其依据是非无线误差界限,重点是四个流行的 $\mathsf{f}$-diverence -- -- Kullback-Leiper、 chi- quald、 sqummicrialinger, 和总体变异。我们的分析依赖于非测试功能将参数和工具与实证过程理论的比对等。我们通过非默认的参数对准性能显示 Nemaryal 比例之间的紧张度,首先揭示了Negraphal 和显示Negraphal a ex latical ex amination lax amination lax the the slaxal aminational aminational aminations thes the supal lax the supal as the the supaltime axlations to the ex as to the the supal axildal axil ex the silds

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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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 · 2011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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月14日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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 · 2011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
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