Variational Bayes (VB) is a critical method in machine learning and statistics, underpinning the recent success of Bayesian deep learning. The natural gradient is an essential component of efficient VB estimation, but it is prohibitively computationally expensive in high dimensions. We propose a hybrid quantum-classical algorithm to improve the scaling properties of natural gradient computation and make VB a truly computationally efficient method for Bayesian inference in highdimensional settings. The algorithm leverages matrix inversion from the linear systems algorithm by Harrow, Hassidim, and Lloyd [Phys. Rev. Lett. 103, 15 (2009)] (HHL). We demonstrate that the matrix to be inverted is sparse and the classical-quantum-classical handoffs are sufficiently economical to preserve computational efficiency, making the problem of natural gradient for VB an ideal application of HHL. We prove that, under standard conditions, the VB algorithm with quantum natural gradient is guaranteed to converge.


翻译:VB是机器学习和统计的关键方法,是巴伊西亚深层学习最近成功的基础。自然梯度是高效VB估算的基本组成部分,但高尺度的计算成本却令人望而却步。我们建议采用混合量子古典算法,以改善自然梯度计算的规模特性,并使VB成为高维环境中巴伊西亚推理的真正计算高效方法。算法杠杆矩阵将哈罗、哈西迪姆和劳埃德[Phys.Rev. Lett. 103, 15(2009)](HHHL)的线性系统算法转换。我们证明,要倒置的矩阵是稀少的,古典-量子古典古典古典的手法非常经济,可以保持计算效率,使VB的自然梯度问题成为HL的理想应用。我们证明,在标准条件下,具有量子自然梯度的VB算法保证会趋同。

0
下载
关闭预览

相关内容

贝叶斯推断(BAYESIAN INFERENCE)是一种应用于不确定性条件下的决策的统计方法。贝叶斯推断的显著特征是,为了得到一个统计结论能够利用先验信息和样本信息。
专知会员服务
75+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
【课程】纽约大学 DS-GA 1003 Machine Learning
专知会员服务
44+阅读 · 2019年10月29日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15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
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月3日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月3日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月2日
Arxiv
4+阅读 · 2018年4月30日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
75+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
【课程】纽约大学 DS-GA 1003 Machine Learning
专知会员服务
44+阅读 · 2019年10月29日
相关资讯
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15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
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月3日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月3日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月2日
Arxiv
4+阅读 · 2018年4月30日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员