We study Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithms for target distributions defined on matrix spaces. Such an important sampling problem has yet to be analytically explored. We carry out a major step in covering this gap by developing the proper theoretical framework that allows for the identification of ergodicity properties of typical MCMC algorithms, relevant in such a context. Beyond the standard Random-Walk Metropolis (RWM) and preconditioned Crank--Nicolson (pCN), a contribution of this paper in the development of a novel algorithm, termed the `Mixed' pCN (MpCN). RWM and pCN are shown not to be geometrically ergodic for an important class of matrix distributions with heavy tails. In contrast, MpCN is robust across targets with different tail behaviour and has very good empirical performance within the class of heavy-tailed distributions. Geometric ergodicity for MpCN is not fully proven in this work, as some remaining drift conditions are quite challenging to obtain owing to the complexity of the state space. We do, however, make a lot of progress towards a proof, and show in detail the last steps left for future work. We illustrate the computational performance of the various algorithms through numerical applications, including calibration on real data of a challenging model arising in financial statistics.


翻译:我们研究了Markov连锁蒙特卡洛(MCMC)在矩阵空间界定的目标分布的算法。这样一个重要的取样问题还有待分析探讨。我们在填补这一差距方面迈出了一大步,为此我们开发了适当的理论框架,以便识别在这种背景下相关的典型的MCMC算法的惯性性特性。除了标准的随机-沃尔克大都会(RWM)和先决条件的Crank-Nicolson(PCN)外,本文在开发新的算法(称为`混合'pCN(MpCN)))方面的贡献也没有得到充分的证明。RWM和PCN(PCN)在填补这一空白方面表现不具有几何等分。然而,我们通过一个具有不同尾端行为目标的稳健的MPCN在高端分布类别中具有很强的经验性性能。MPCN的几何等测量异性能在这项工作中并没有得到充分证明,因为由于国家空间的复杂性,一些尚存的漂浮条件很难获得。但是,RWMMM(M)和PCN(PCN)在一些重要的矩阵分布分布上并没有几何等的矩阵,我们通过最后的精确的计算方法来展示了最后的进度。

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