論文の概要: Distributed Variational Inference for Online Supervised Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.02606v2
• Date: Sun, 22 Oct 2023 23:59:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-25 07:42:26.181478
• Title: Distributed Variational Inference for Online Supervised Learning
• Title（参考訳）: オンライン教師付き学習のための分散変分推論
• Authors: Parth Paritosh, Nikolay Atanasov, Sonia Martinez
• Abstract要約: 本稿では,スケーラブルな分散確率的推論アルゴリズムを提案する。 センサネットワークにおける連続変数、難解な後部データ、大規模リアルタイムデータに適用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.038649101409804
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Developing efficient solutions for inference problems in intelligent sensor networks is crucial for the next generation of location, tracking, and mapping services. This paper develops a scalable distributed probabilistic inference algorithm that applies to continuous variables, intractable posteriors and large-scale real-time data in sensor networks. In a centralized setting, variational inference is a fundamental technique for performing approximate Bayesian estimation, in which an intractable posterior density is approximated with a parametric density. Our key contribution lies in the derivation of a separable lower bound on the centralized estimation objective, which enables distributed variational inference with one-hop communication in a sensor network. Our distributed evidence lower bound (DELBO) consists of a weighted sum of observation likelihood and divergence to prior densities, and its gap to the measurement evidence is due to consensus and modeling errors. To solve binary classification and regression problems while handling streaming data, we design an online distributed algorithm that maximizes DELBO, and specialize it to Gaussian variational densities with non-linear likelihoods. The resulting distributed Gaussian variational inference (DGVI) efficiently inverts a $1$-rank correction to the covariance matrix. Finally, we derive a diagonalized version for online distributed inference in high-dimensional models, and apply it to multi-robot probabilistic mapping using indoor LiDAR data.
• Abstract（参考訳）: インテリジェントセンサーネットワークにおける推論問題に対する効率的なソリューションの開発は、次世代のロケーション、トラッキング、マッピングサービスにとって不可欠である。 本稿では,センサネットワークにおける連続変数,抽出可能な後部および大規模リアルタイムデータに適用可能な,スケーラブルな分散確率推定アルゴリズムを提案する。 集中的な環境では、変分推論は近似ベイズ推定の基本的な手法であり、難解な後方密度をパラメトリック密度で近似する。 センサネットワークにおける1ホップ通信による分散変分推論を可能にする,集中的推定目標に対する分離可能な下限の導出が鍵となる。 我々の分散エビデンスローバウンド(DELBO)は、観測可能性の重み付けと事前密度のばらつきで構成されており、測定エビデンスとのギャップは、コンセンサスとモデリングエラーによるものである。 ストリーミングデータを扱う場合のバイナリ分類と回帰問題を解決するために,DELBOを最大化するオンライン分散アルゴリズムを設計し,非線形確率を持つガウス変分密度に特化する。 結果の分散ガウス変分推論(DGVI)は、共分散行列に1ドルランクの補正を効率的に反転させる。 最後に、高次元モデルにおけるオンライン分散推論のための対角化バージョンを導出し、屋内ライダーデータを用いたマルチロボット確率マッピングに適用する。

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