Quando alguém usaria a amostragem de Gibbs em vez de Metropolis-Hastings?


20

Existem diferentes tipos de algoritmos MCMC:

  • Metropolis-Hastings
  • Gibbs
  • Amostragem de importância / rejeição (relacionada).

Por que alguém usaria a amostragem de Gibbs em vez de Metropolis-Hastings? Suspeito que há casos em que a inferência é mais tratável com a amostragem de Gibbs do que com Metropolis-Hastings, mas não estou claro quanto aos detalhes.


3
Em cima da minha cabeça (já faz um tempo, por isso não estou postando isso como resposta), Gibbs é mais rápido quando funciona, enquanto Metropolis-Hastings pode lidar com uma variedade maior de modelos, porque não está confinado para etapas ortogonais no espaço de parâmetros.
Kodiologist 06/11

4
Você pode ou não estar ciente de que Gibbs pode ser visto como uma instância de Metropolis-Hastings; portanto, você pode esclarecer que quer dizer algo como "Metropolis-Hastings com distribuições de transição locais".
Dougal

Respostas:


22

Em primeiro lugar, deixe-me notar [de maneira um tanto pedantemente] que

Existem vários tipos diferentes de algoritmos MCMC: Metropolis-Hastings, Gibbs, amostragem por importância / rejeição (relacionada).

Os métodos de amostragem de importância e rejeição não são algoritmos MCMC porque não são baseados em cadeias de Markov. Na verdade, a amostragem importância não produz uma amostra a partir da distribuição alvo, por exemplo, mas apenas uma importância pesos w por exemplo, para ser utilizado em Monte Carlo aproximações de integrais relacionadas com f . Usar esses pesos como probabilidades para produzir uma amostra não leva a uma amostra adequada de f , mesmo que estimadores imparciais das expectativas sob f possam ser produzidos.fωfff

Em segundo lugar, a questão

Por que alguém iria com amostras de Gibbs em vez de Metropolis-Hastings? Eu suspeito que há casos em que a inferência é mais tratável com amostras de Gibbs do que com Metropolis-Hastings

não tem resposta em que um amostrador Metropolis-Hastings pode ser quase qualquer coisa, incluindo um amostrador Gibbs. Respondi em termos bastante detalhados a uma pergunta anterior e semelhante. Mas deixe-me adicionar alguns pontos redundantes aqui:

A principal razão pela qual a amostragem de Gibbs foi introduzida foi quebrar a maldição da dimensionalidade (que afeta a rejeição e a amostragem de importância), produzindo uma sequência de simulações de baixa dimensão que ainda convergem para o alvo certo. Mesmo que a dimensão da meta afete a velocidade da convergência. Os amostradores Metropolis-Hastings são projetados para criar uma cadeia de Markov (como a amostragem de Gibbs) com base em uma proposta (como amostragem de importância e rejeição), corrigindo a densidade incorreta por meio de uma etapa de aceitação-rejeição. Mas um ponto importante é que eles não se opõem: a amostragem de Gibbs pode exigir etapas de Metropolis-Hastings ao enfrentar alvos condicionais complexos se de baixa dimensão, enquanto as propostas de Metropolis-Hastings podem ser construídas com aproximações aos condicionais completos de (Gibbs). Numa definição formal, A amostragem de Gibbs é um caso especial do algoritmo Metropolis-Hasting com probabilidade de aceitação de um. (A propósito, eu me oponho ao uso deinferência nessa citação, como eu a reservaria para fins estatísticos , enquanto esses amostradores são dispositivos numéricos .)

Geralmente, a amostragem de Gibbs [entendida como executar uma sequência de simulações condicionais de baixa dimensão] é favorecida em ambientes em que a decomposição em tais condicionais é fácil de implementar e rápida de executar. Em ambientes em que essas decomposições induzem multimodalidade e, portanto, uma dificuldade para se mover entre os modos (modelos de variáveis ​​latentes como modelos de mistura vêm à mente), usar uma proposta mais global em um algoritmo Metropolis-Hasting pode produzir uma eficiência mais alta. Mas a desvantagem é escolher a distribuição da proposta no algoritmo Metropolis-Hasting.

Ao utilizar nosso site, você reconhece que leu e compreendeu nossa Política de Cookies e nossa Política de Privacidade.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.