Constructing unbiased estimators from Markov chain Monte Carlo (MCMC) outputs is a difficult problem that has recently received a lot of attention in the statistics and machine learning communities. However, the current unbiased MCMC framework only works when the quantity of interest is an expectation, which excludes many practical applications. In this paper, we propose a general method for constructing unbiased estimators for functions of expectations and extend it to construct unbiased estimators for nested expectations. Our approach combines and generalizes the unbiased MCMC and Multilevel Monte Carlo (MLMC) methods. In contrast to traditional sequential methods, our estimator can be implemented on parallel processors. We show that our estimator has a finite variance and computational complexity and can achieve $\varepsilon$-accuracy within the optimal $O(1/\varepsilon^2)$ computational cost under mild conditions. Our numerical experiments confirm our theoretical findings and demonstrate the benefits of unbiased estimators in the massively parallel regime.


翻译:建立来自Markov连锁公司Monte Carlo(MCMC)的公正估算器是一个困难的问题,最近统计和机器学习界对此非常关注。然而,目前的无偏向的MCMC框架只有在人们期望的利息数量是预期的时才起作用,这排除了许多实际应用。在本文中,我们提出了一个为期望功能构建无偏向的估算器的一般方法,并将它扩大到为嵌巢期望构建无偏向的估算器。我们的方法将公正的MC和多级Monte Carlo(MLMC)方法结合起来,并广泛归纳。与传统的顺序方法不同,我们的估量器可以在平行处理器上实施。我们表明我们的估量器具有有限的差异和计算复杂性,能够在最理想的 $O (1/\ varepsilon2) 范围内在温和条件下实现美元计算成本。我们的数字实验证实了我们的理论结论,并展示了大规模平行系统中无偏向估量的效益。

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