Riemannian manifold Hamiltonian Monte Carlo (RMHMC) is a sampling algorithm that seeks to adapt proposals to the local geometry of the posterior distribution. The specific form of the Hamiltonian used in RMHMC necessitates {\it implicitly-defined} numerical integrators in order to sustain reversibility and volume-preservation, two properties that are necessary to establish detailed balance of RMHMC. In practice, these implicit equations are solved to a non-zero convergence tolerance via fixed-point iteration. However, the effect of these convergence thresholds on the ergodicity and computational efficiency properties of RMHMC are not well understood. The purpose of this research is to elucidate these relationships through numerous case studies. Our analysis reveals circumstances wherein the RMHMC algorithm is sensitive, and insensitive, to these convergence tolerances. Our empirical analysis examines several aspects of the computation: (i) we examine the ergodicity of the RMHMC Markov chain by employing statistical methods for comparing probability measures based on collections of samples; (ii) we investigate the degree to which detailed balance is violated by measuring errors in reversibility and volume-preservation; (iii) we assess the efficiency of the RMHMC Markov chain in terms of time-normalized ESS. In each of these cases, we investigate the sensitivity of these metrics to the convergence threshold and further contextualize our results in terms of comparison against Euclidean HMC. We propose a method by which one may select the convergence tolerance within a Bayesian inference application using techniques of stochastic approximation and we examine Newton's method, an alternative to fixed point iterations, which can eliminate much of the sensitivity of RMHMC to the convergence threshold.


翻译:汉密尔顿·蒙特卡洛(RMHMC)是一个抽样算法,旨在调整各种提议,使之适应后方分布的当地几何学分。在RMHMC中使用的汉密尔顿仪的具体形式要求数字集成器保持可逆性和体积保护,这是建立RMHMC详细平衡所必需的两个属性。在实践中,这些隐含的方程式通过固定点迭代法解决了非零趋同容忍。然而,这些汇合阈值对RMHMC的高度和计算效率特性的影响并没有得到很好的理解。这一研究的目的是通过许多案例研究阐明这些关系。我们的分析揭示了RMMC算法对于这些趋同度的敏感和不敏感的情况。我们的经验分析分析了计算的若干方面:(一)我们通过使用基于采集的替代的统计方法来比较RMMC Markcrovovov 链的概率计量方法,我们通过测量RMMC 趋和SISSF的精确度的精确度的精确度评估,我们对这些数值的精确度的精确度的精确度进行了进一步的比较。

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