树结构Parzen估计器

树结构Parzen估计器(简称Tree-structured Parzen EstimatorParzen-Tree EstimatorTPE)是一种估计量(Estimator),主要用于贝叶斯超参数优化中,通过构建目标函数f: \mathcal{X} \to \mathbb{R}的近似模型p(y| x)来实现优化(其中\mathcal {X}为配置空间,x为一组超参数,y = f(x)为目标函数的评分)。

由于评估实际函数f的成本非常“昂贵”(例如,寻找深度神经网络的合适层数),因此希望借助p(y|x)找到最佳超参数x,随后再将其代入f 中。该方法假设配置空间\mathcal {X}具有树形结构(例如,只有在至少存在4层的情况下,才会确定第4层的神经元数量)。随后,TPE会构建一个由核密度估计器组成的树。

概率密度p ( y | x)也被称为“代理模型”(surrogate probability model),它并不被直接建模,而是通过应用贝叶斯定理:

p(y|x)=\frac{p(x|y)p(y)}{p(x)}

通过对p (x | y)和p(y)进行建模来实现。

函数p(x |y)通过引入阈值y^ *被拆分为两个概率密度,使其不再依赖于y:

p(x|y)=\begin{cases}l(x) & y

其中,阈值y^是一个\alpha-分位数,即满足p( y\leq y ^{})= \alpha。

概率密度l(x)和g(x)随后利用核密度估计器构建。对于l (x),使用满足f(x_i) 的观测值\{ x_i\};而其余满足f (x_k) >y^*的观测值则用于构建g(x)。

参考

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