In this paper, we study the problem of inferring time-varying Markov random fields (MRF), where the underlying graphical model is both sparse and changes sparsely over time. Most of the existing methods for the inference of time-varying MRFs rely on the regularized maximum likelihood estimation (MLE), that typically suffer from weak statistical guarantees and high computational time. Instead, we introduce a new class of constrained optimization problems for the inference of sparsely-changing MRFs. The proposed optimization problem is formulated based on the exact $\ell_0$ regularization, and can be solved in near-linear time and memory. Moreover, we show that the proposed estimator enjoys a provably small estimation error. As a special case, we derive sharp statistical guarantees for the inference of sparsely-changing Gaussian MRFs (GMRF) in the high-dimensional regime, showing that such problems can be learned with as few as one sample per time. Our proposed method is extremely efficient in practice: it can accurately estimate sparsely-changing graphical models with more than 500 million variables in less than one hour.


翻译:在本文中,我们研究的是计算时间变化的Markov随机字段(MRF)的问题,其基本图形模型是稀少的,随着时间的推移变化很少。现有的计算时间变化的MRF的现有方法大多依赖于常规化的最大可能性估计(MLE),这通常受到统计保障薄弱和高计算时间的制约。相反,我们为低变化的MRF的推断引入了一种新的限制优化问题类别。拟议的优化问题是根据精确的$_0的正规化制定的,并且可以在近线时间和记忆中解决。此外,我们表明,拟议的估计数字仪有一个小小的估算错误。作为一个特殊的例子,我们为高山MRFs(GRF)的微变小的推论提供了严格的统计保证,表明这些问题可以用很少的样本一次来学习。我们所提议的方法在实践上极为有效:它可以精确地估计零星变化的图形模型,在不到一个小时的时间内有500万个变量。

0
下载
关闭预览

相关内容

马尔可夫随机场(Markov Random Field),也有人翻译为马尔科夫随机场,马尔可夫随机场是建立在马尔可夫模型和贝叶斯理论基础之上的,它包含两层意思:一是什么是马尔可夫,二是什么是随机场。
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年11月3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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Arxiv
0+阅读 · 2021年3月28日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员