【ETHZ博士论文】《结构化数据的概率模型与近似推断方法》

主要观点总结

文章讨论了概率语言在真实或抽象系统建模中的应用，以及概率建模和近似推断领域的进展和挑战。文章指出，尽管概率模型具有处理不确定性等理想特性，但由于推断的复杂性，这些模型在实践中常常难以使用。文章主要研究了结构化场景下的推断问题，探讨了开发有效概率模型的同时如何实现高效且有针对性的近似推断。

关键观点总结

关键观点1: 概率语言在系统建模中的应用

概率语言在各个领域都有广泛的应用，尤其是在系统建模中，能够处理不确定性等问题。

关键观点2: 概率建模和近似推断的挑战

由于推断的复杂性，概率模型在实践中常常难以使用。研究界已经开发了多种近似推断方法来应对这些挑战。

关键观点3: 结构化场景下的推断问题

文章专注于研究结构化场景下的推断问题，这些问题包含更复杂的生成假设或数据中的额外信息。对数据结构的考虑通常会引入更难处理的约束。

关键观点4: 开发和实现高效且有针对性的近似推断

在开发结构化数据的有效概率模型的同时，文章探讨了如何实现高效且有针对性的近似推断。文章研究了几种主要的推断方法，包括马尔可夫链蒙特卡洛、消息传递、变分推断以及期望最大化，并将其应用于超图和变分自编码器。

关键观点5: 利用数据中的附加结构

文章的核心主题是如何在理论和计算上有效利用数据中的附加结构。通过将算法的归纳偏差与数据特性对齐，结构化方法在特定任务上能够超越通用方法。

文章预览

概率语言在几乎所有真实或抽象系统建模的领域中都具有广泛的应用。尽管概率模型具有许多理想特性，例如能够处理不确定性、对全局系统中的边缘变量进行推理以及进行预测，但由于推断的复杂性，这些模型在实践中常常难以使用。因此，研究界开发了多种近似推断方法，以应对越来越复杂的场景。 尽管在过去30年里，概率建模和近似推断领域取得了显著进展，但大多数推断方法是以通用实用性为目标开发的，旨在解决广泛类别的概率问题。这也导致了许多针对特定应用设计的概率模型需要同样专门化的推断解决方案，而这些解决方案通常无法在现有文献中找到。 本论文研究了结构化场景下的推断问题，与传统方法相比，这些问题包含更复杂的生成假设或数据中的额外信息。对数据结构的考虑通常会引入更难处理的约束，因为在建模和推断过 ………………………………