論文の概要: Minima and Critical Points of the Bethe Free Energy Are Invariant Under Deformation Retractions of Factor Graphs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05380v1
- Date: Mon, 06 Oct 2025 21:16:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-08 17:57:07.9875
- Title: Minima and Critical Points of the Bethe Free Energy Are Invariant Under Deformation Retractions of Factor Graphs
- Title(参考訳): 自由エネルギーの最小点と臨界点は因子グラフの変形リトラクションの下で不変である
- Authors: Grégoire Sergeant-Perthuis, Léo Boitel,
- Abstract要約: グラフィカルモデル、因子グラフ、より一般的なエネルギーベースモデルでは、変数間の相互作用はグラフ、ハイパーグラフ、あるいは最も一般的な場合、部分的に順序付けられた集合 (poset) によって符号化される。
そのような確率的モデルに対する推論は、相互作用の基盤構造におけるサイクルによって正確には実行できない。
一般グラフ、ハイパーグラフ、および有限個の変数を持つポーズに対するこれらの臨界点の完全な特徴づけは、まだ未解決の問題である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.6445605125467574
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: In graphical models, factor graphs, and more generally energy-based models, the interactions between variables are encoded by a graph, a hypergraph, or, in the most general case, a partially ordered set (poset). Inference on such probabilistic models cannot be performed exactly due to cycles in the underlying structures of interaction. Instead, one resorts to approximate variational inference by optimizing the Bethe free energy. Critical points of the Bethe free energy correspond to fixed points of the associated Belief Propagation algorithm. A full characterization of these critical points for general graphs, hypergraphs, and posets with a finite number of variables is still an open problem. We show that, for hypergraphs and posets with chains of length at most 1, changing the poset of interactions of the probabilistic model to one with the same homotopy type induces a bijection between the critical points of the associated free energy. This result extends and unifies classical results that assume specific forms of collapsibility to prove uniqueness of the critical points of the Bethe free energy.
- Abstract(参考訳): グラフィカルモデル、因子グラフ、より一般的なエネルギーベースモデルでは、変数間の相互作用はグラフ、ハイパーグラフ、あるいは最も一般的な場合、部分的に順序づけられた集合 (poset) によって符号化される。
そのような確率的モデルに対する推論は、相互作用の基盤構造におけるサイクルによって正確には実行できない。
代わりに、Bethe自由エネルギーを最適化することで、変分推論を近似する。
Bethe自由エネルギーの臨界点は、関連するBelief Propagationアルゴリズムの固定点に対応する。
一般グラフ、ハイパーグラフ、および有限個の変数を持つポーズに対するこれらの臨界点の完全な特徴づけは、まだ未解決の問題である。
ハイパーグラフや長さ1の連鎖を持つポーズに対して、確率モデルの相互作用のポーズを同じホモトピー型に変化させることで、関連する自由エネルギーの臨界点間のビジェクションが誘導されることが示される。
この結果は、ベーテ自由エネルギーの臨界点の特異性を証明するために、特定の形式の可算性を仮定する古典的な結果を拡張し、統一する。
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