We propose Pathfinder, a variational method for approximately sampling from differentiable log densities. Starting from a random initialization, Pathfinder locates normal approximations to the target density along a quasi-Newton optimization path, with local covariance estimated using the inverse Hessian estimates produced by the optimizer. Pathfinder returns draws from the approximation with the lowest estimated Kullback-Leibler (KL) divergence to the true posterior. We evaluate Pathfinder on a wide range of posterior distributions, demonstrating that its approximate draws are better than those from automatic differentiation variational inference (ADVI) and comparable to those produced by short chains of dynamic Hamiltonian Monte Carlo (HMC), as measured by 1-Wasserstein distance. Compared to ADVI and short dynamic HMC runs, Pathfinder requires one to two orders of magnitude fewer log density and gradient evaluations, with greater reductions for more challenging posteriors. Importance resampling over multiple runs of Pathfinder improves the diversity of approximate draws, reducing 1-Wasserstein distance further and providing a measure of robustness to optimization failures on plateaus, saddle points, or in minor modes. The Monte Carlo KL divergence estimates are embarrassingly parallelizable in the core Pathfinder algorithm, as are multiple runs in the resampling version, further increasing Pathfinder's speed advantage with multiple cores.
翻译:我们建议“ 开拓者 ”, 这是一种从不同日志密度进行大致抽样的变异方法。 从随机初始化开始, 开拓者 在准牛顿优化路径上, 将正常近似点定位到目标密度, 沿准牛顿优化路径, 使用优化者产生的逆向赫西亚估计进行本地共变估计。 开拓者 返回来自与最低估计 Kullback- Leiber (KL) 差异的近似点( KL), 与真实的远端相比。 我们从最低估计 Kullback- Leiber (KL) 差异到真实的远端。 我们从一系列远端分布的“ 开拓者 ” 上评估“ 开拓者 ”, 显示其近似点比自动差异变异度( ADVI) 的近似点( ADVI) 和与动态汉密尔顿· 蒙特卡洛(HMC) 短连锁短链( HMHMC ) 的短距离测量。 。 与 ADVI 相比, 和短动态 HMC 运行需要一到一到两级的缩缩缩缩缩 核心评估,,, 需要一到一至二级的慢度的缩缩缩缩缩缩 方向,, 方向, 方向,, 方向 方向 的 的 方向 方向, 方向 的 的 的 的,, 的 方向 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的,,, 方向 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 和 的 的 的 的 的 方向的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 方向的 的 的 方向的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 方向的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 方向的 的