論文の概要: Bayesian Collaborative Bandits with Thompson Sampling for Improved Outreach in Maternal Health Program

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.21405v1
• Date: Mon, 28 Oct 2024 18:08:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-30 13:39:58.923393
• Title: Bayesian Collaborative Bandits with Thompson Sampling for Improved Outreach in Maternal Health Program
• Title（参考訳）: トンプソンサンプリングを併用したベイジアン協調バンドの母体保健プログラムにおけるアウトリーチの改善
• Authors: Arpan Dasgupta, Gagan Jain, Arun Suggala, Karthikeyan Shanmugam, Milind Tambe, Aparna Taneja,
• Abstract要約: モバイルヘルス(mHealth)プログラムは、受益者への自動健康情報呼び出しのタイミングを最適化する上で、重要な課題に直面している。 本稿では,この協調バンディット問題に対するトンプソンサンプリングを用いた原理的アプローチを提案する。 我々は,世界最大規模の母体mHealthプログラムから,実世界のデータセット上での最先端のベースラインを大幅に改善したことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.10003434625494
• License:
• Abstract: Mobile health (mHealth) programs face a critical challenge in optimizing the timing of automated health information calls to beneficiaries. This challenge has been formulated as a collaborative multi-armed bandit problem, requiring online learning of a low-rank reward matrix. Existing solutions often rely on heuristic combinations of offline matrix completion and exploration strategies. In this work, we propose a principled Bayesian approach using Thompson Sampling for this collaborative bandit problem. Our method leverages prior information through efficient Gibbs sampling for posterior inference over the low-rank matrix factors, enabling faster convergence. We demonstrate significant improvements over state-of-the-art baselines on a real-world dataset from the world's largest maternal mHealth program. Our approach achieves a $16\%$ reduction in the number of calls compared to existing methods and a $47$\% reduction compared to the deployed random policy. This efficiency gain translates to a potential increase in program capacity by $0.5-1.4$ million beneficiaries, granting them access to vital ante-natal and post-natal care information. Furthermore, we observe a $7\%$ and $29\%$ improvement in beneficiary retention (an extremely hard metric to impact) compared to state-of-the-art and deployed baselines, respectively. Synthetic simulations further demonstrate the superiority of our approach, particularly in low-data regimes and in effectively utilizing prior information. We also provide a theoretical analysis of our algorithm in a special setting using Eluder dimension.
• Abstract（参考訳）: モバイルヘルス(mHealth)プログラムは、受益者への自動健康情報呼び出しのタイミングを最適化する上で、重要な課題に直面している。 この課題は、低ランク報酬行列のオンライン学習を必要とする、協調的なマルチアームバンディット問題として定式化されている。 既存のソリューションは、しばしばオフライン行列補完と探索戦略のヒューリスティックな組み合わせに依存している。 本研究では,この協調バンディット問題に対して,トンプソンサンプリングを用いたベイズ的手法を提案する。 提案手法は,低ランク行列因子に対する後方推測のための効率的なギブスサンプリングにより事前情報を活用することにより,より高速な収束を実現する。 我々は,世界最大規模の母体mHealthプログラムから,実世界のデータセット上での最先端のベースラインを大幅に改善したことを示す。 提案手法は,既存手法と比較して16 %の呼び出し数削減を実現し,デプロイしたランダムポリシーに比べて47 %の削減を実現している。 この効率向上により、プログラムの能力が0.5～1.4ドル向上し、重要な産後医療情報にアクセスできるようになる。 さらに、最先端のベースラインと展開ベースラインと比較して、受益保持(影響の非常に難しい指標)の改善は7\%と29\%である。 合成シミュレーションは、特に低データ体制における我々のアプローチの優位性をさらに証明し、先行情報を効果的に活用する。 また,エルダー次元を用いた特殊条件下でのアルゴリズムの理論的解析も行う。

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