Weighted model integration (WMI) is a very appealing framework for probabilistic inference: it allows to express the complex dependencies of real-world problems where variables are both continuous and discrete, via the language of Satisfiability Modulo Theories (SMT), as well as to compute probabilistic queries with complex logical and arithmetic constraints. Yet, existing WMI solvers are not ready to scale to these problems. They either ignore the intrinsic dependency structure of the problem at all, or they are limited to too restrictive structures. To narrow this gap, we derive a factorized formalism of WMI enabling us to devise a scalable WMI solver based on message passing, MP-WMI. Namely, MP-WMI is the first WMI solver which allows to: 1) perform exact inference on the full class of tree-structured WMI problems; 2) compute all marginal densities in linear time; 3) amortize inference inter query. Experimental results show that our solver dramatically outperforms the existing WMI solvers on a large set of benchmarks.


翻译:加权模型集成(WMI)是一个非常有吸引力的概率推算框架:它能够通过满足性莫杜洛理论(SMT)的语言来表达现实世界问题的复杂依赖性,其中变量是连续的和离散的,并且能够以复杂的逻辑和算术限制来计算概率性查询。然而,现有的WMI解算器没有准备放大这些问题。它们要么忽视问题固有的依赖性结构,要么局限于过于限制性的结构。为了缩小这一差距,我们得出了WMI的因子化形式化,使我们能够根据电文传递(MP-WMI)来设计一个可缩放的WMI解算器。也就是说,MP-WMI是第一个WMI解算器,它允许:(1) 对树结构WMI问题的整个类别进行精确的推论;(2) 在线性时间对所有边际密度进行计;(3) 扰动性猜测。实验结果显示,我们的解算器在很大的基准上大大超出现有的WMI解算器。

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