We present a new framework to derandomise certain Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithms. As in MCMC, we first reduce counting problems to sampling from a sequence of marginal distributions. For the latter task, we introduce a method called coupling towards the past that can, in logarithmic time, evaluate one or a constant number of variables from a stationary Markov chain state. Since there are at most logarithmic random choices, this leads to very simple derandomisation. We provide two applications of this framework, namely efficient deterministic approximate counting algorithms for hypergraph independent sets and hypergraph colourings, under local lemma type conditions matching, up to lower order factors, their state-of-the-art randomised counterparts.


翻译:我们提出了一种新的框架,用于去随机化某些马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)算法。与MCMC相似,我们首先将计数问题归约为从一系列边缘分布中进行采样。对于后一项任务,我们介绍了一种称为“过去耦合”的方法,它可以在对于一个平稳马尔可夫链状态,以对数时间内评估一个或一定数量的变量。由于随机选择最多是对数级别的,这导致了非常简单的去随机化方法。我们提供了这种框架的两个应用,即在符合局部引理类型条件的情况下,超图独立集和超图着色的有效确定性近似计数算法,这匹配,除了低阶因子,它们的最先进的随机对应物。

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马尔可夫链,因安德烈·马尔可夫(A.A.Markov,1856-1922)得名,是指数学中具有马尔可夫性质的离散事件随机过程。该过程中,在给定当前知识或信息的情况下,过去(即当前以前的历史状态)对于预测将来(即当前以后的未来状态)是无关的。 在马尔可夫链的每一步,系统根据概率分布,可以从一个状态变到另一个状态,也可以保持当前状态。状态的改变叫做转移,与不同的状态改变相关的概率叫做转移概率。随机漫步就是马尔可夫链的例子。随机漫步中每一步的状态是在图形中的点,每一步可以移动到任何一个相邻的点,在这里移动到每一个点的概率都是相同的(无论之前漫步路径是如何的)。
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