Gaussian processes remain popular as a flexible and expressive model class, but the computational cost of kernel hyperparameter optimization stands as a major limiting factor to their scaling and broader adoption. Recent work has made great strides combining stochastic estimation with iterative numerical techniques, essentially boiling down GP inference to the cost of (many) matrix-vector multiplies. Preconditioning -- a highly effective step for any iterative method involving matrix-vector multiplication -- can be used to accelerate convergence and thus reduce bias in hyperparameter optimization. Here, we prove that preconditioning has an additional benefit that has been previously unexplored. It not only reduces the bias of the $\log$-marginal likelihood estimator and its derivatives, but it also simultaneously can reduce variance at essentially negligible cost. We leverage this result to derive sample-efficient algorithms for GP hyperparameter optimization requiring as few as $\mathcal{O}(\log(\varepsilon^{-1}))$ instead of $\mathcal{O}(\varepsilon^{-2})$ samples to achieve error $\varepsilon$. Our theoretical results enable provably efficient and scalable optimization of kernel hyperparameters, which we validate empirically on a set of large-scale benchmark problems. There, variance reduction via preconditioning results in an order of magnitude speedup in hyperparameter optimization of exact GPs.


翻译:Gausian 进程仍然作为灵活和直观的模型类受到欢迎,但内核超分度优化的计算成本是限制其规模和广泛采用的主要因素。最近的工作取得了巨大的进步,将透析估算与迭代数字技术相结合,基本上将GP推价降低至(许多)矩阵-矢量倍增的成本。预设 -- -- 任何涉及矩阵-矢量倍增的迭代方法的一个非常有效的步骤 -- -- 可以用来加速趋同,从而减少超光度优化中的偏差。在这里,我们证明先决条件具有额外的效益,而以前尚未探索。它不仅减少了美元-中间概率估计及其衍生工具的偏差,而且同时可以以基本上微不足道的成本减少差异。我们利用这一结果得出了精准的GP超度优化算法,这需要很少像美元-矢量倍增量计算{O} (log (\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
已删除
将门创投
3+阅读 · 2018年10月11日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
随波逐流:Similarity-Adaptive and Discrete Optimization
我爱读PAMI
5+阅读 · 2018年2月6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
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
104+阅读 · 2019年12月19日
Accelerated Methods for Deep Reinforcement Learning
Arxiv
6+阅读 · 2019年1月10日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
Arxiv
3+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
已删除
将门创投
3+阅读 · 2018年10月11日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
随波逐流:Similarity-Adaptive and Discrete Optimization
我爱读PAMI
5+阅读 · 2018年2月6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
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员