Bayesian optimization (BO) is a popular method for optimizing expensive-to-evaluate black-box functions. BO budgets are typically given in iterations, which implicitly assumes each evaluation has the same cost. In fact, in many BO applications, evaluation costs vary significantly in different regions of the search space. In hyperparameter optimization, the time spent on neural network training increases with layer size; in clinical trials, the monetary cost of drug compounds vary; and in optimal control, control actions have differing complexities. Cost-constrained BO measures convergence with alternative cost metrics such as time, money, or energy, for which the sample efficiency of standard BO methods is ill-suited. For cost-constrained BO, cost efficiency is far more important than sample efficiency. In this paper, we formulate cost-constrained BO as a constrained Markov decision process (CMDP), and develop an efficient rollout approximation to the optimal CMDP policy that takes both the cost and future iterations into account. We validate our method on a collection of hyperparameter optimization problems as well as a sensor set selection application.


翻译:Bayesian优化(BO)是优化昂贵到评估黑盒功能的流行方法。BO预算通常在迭代中给出,隐含地假定每项评价的成本相同。事实上,在许多BO应用程序中,在搜索空间的不同区域,评价成本差别很大。在超光谱优化中,神经网络培训花费的时间随着层积而增加;在临床试验中,药物化合物的货币成本各不相同;在最佳控制方面,控制行动具有不同的复杂性。成本限制的BO措施与时间、金钱或能源等替代成本衡量标准相融合,而标准BO方法的抽样效率则不合适。对于成本限制的BO来说,成本效率远比抽样效率重要。在本文中,我们制定了成本限制的BO,作为限制的Markov决策程序(CMDP),并针对最佳的CMDP政策制定有效的推出近似值,既考虑到成本,又考虑到未来的反复情况。我们验证了收集超光谱优化问题的方法以及传感器选择应用。

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