CRII: AF: Markov Chain Monte Carlo Algorithms for Spin Systems
CRII: AF: Markov Chain Monte Carlo Algorithms for Spin Systems
批准号:
1850443
负责人:
Antonio Blanca Pimentel
金额:
$17.5万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2019
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-07-01 至 2021-06-30
中文摘要
从概率分布中生成样本是科学、工程和技术领域的一项基本计算任务。高效和无偏采样算法在许多领域都有重大影响,特别是包括统计学,生物学,物理学和计算机科学。马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法提供了一类强大的采样算法,被活跃的研究人员在各种应用中使用,通常依赖于启发式设计和分析。本课题主要对MCMC算法进行理论研究,旨在提高算法的可靠性,并在实践中降低计算成本。两个应用领域将是最相关的:统计物理和机器学习。大部分工作将与研究生密切合作进行;所提供的培训将有助于他们作为研究人员的发展。PI将考虑自旋系统背景下从吉布斯(或玻尔兹曼)分布中抽样的问题,自旋系统是为简单元素相互作用系统建模的一般框架。在这种情况下,PI打算严格分析流行的MCMC算法的效率。两个特定的焦点将是二部系统的交替扫描动力学和统计物理经典Ising/Potts模型的Swendsen-Wang算法。前者被积极用于训练受限玻尔兹曼机和构建复杂的深度学习架构,而后者是从Ising/Potts分布中采样的标准方法。PI还将研究MCMC算法的效率与底层概率模型的相变之间的相互作用。这些相变的其他计算含义将在结构学习的背景下进行探讨,这是一个密切相关的监督学习问题。因此,理论计算机科学、统计物理和机器学习之间的联系将在这个项目中发挥核心作用。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
Generating samples from probability distributions is a fundamental computational task in science, engineering, and technology. Efficient and unbiased sampling algorithms have a significant impact in a variety of fields, notably including statistics, biology, physics, and computer science. The Markov chain Monte Carlo (MCMC) method provides a powerful class of sampling algorithms used by an active community of researchers in diverse applications, typically relying on heuristics for their design and analysis. This project focuses on the theoretical study of MCMC algorithms, aiming to increase their reliability and to reduce computational costs in practice. Two application areas will be most relevant: statistical physics and machine learning. Most of the work will be carried out in close collaboration with graduate students; the training provided will be conducive to their development as researchers. The PI will consider the problem of sampling from Gibbs (or Boltzmann) distributions in the context of spin systems, a general framework for modeling interacting systems of simple elements. In this context, the PI intends to rigorously analyze the efficiency of popular MCMC algorithms. Two specific foci will be the Alternating Scan dynamics for bipartite systems and the Swendsen-Wang algorithm for the classical Ising/Potts model from statistical physics. The former is actively used to train Restricted Boltzmann Machines and build sophisticated deep learning architectures, while the latter is a standard method for sampling from the Ising/Potts distribution. The PI will also study the interplay between the efficiency of MCMC algorithms and the phase transitions of the underlying probabilistic model. Additional computational implications of these phase transitions will be explored in the context of structure learning, a closely related supervised learning problem. As such, the connections between theoretical computer science, statistical physics, and machine learning will play a central role in this project.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
期刊论文(4)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Hardness of Identity Testing for Restricted Boltzmann Machines and Potts models
受限玻尔兹曼机和 Potts 模型的身份测试硬度
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
Journal of machine learning research
影响因子:
6
作者:
[Blanca, A, Chen, Z, Štefankovič, D, Vigoda, E.]
通讯作者:
Vigoda, E.
Random-Cluster Dynamics on Random Regular Graphs in Tree Uniqueness
树唯一性中随机正则图的随机簇动力学
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
Communications in mathematical physics
影响因子:
2.4
作者:
[Blanca, A, Gheissari, R.]
通讯作者:
Gheissari, R.
Entropy decay in the Swendsen–Wang dynamics on Zd
Zd 上的 Swendsen-Wang 动力学中的熵衰减
DOI:
10.1214/21-aap1702
发表时间:
2022
期刊:
The Annals of Applied Probability
影响因子:
--
作者:
[Blanca, Antonio, Caputo, Pietro, Parisi, Daniel, Sinclair, Alistair, Vigoda, Eric]
通讯作者:
Vigoda, Eric
CAREER: Sampling, learning and testing spin systems
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批准号:2143762
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$50.0万
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财政年份:2022
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负责人:Antonio Blanca Pimentel
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依托单位:
国内基金
海外基金
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基于前瞻性队列的双酚AF联合果糖加重代谢损伤的靶向代谢组学研究
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批准号:2025JJ30049
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:王穆
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依托单位:
U2AF2-circMMP1信号轴促进结直肠癌进展的分子机制研究
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批准号:2025JJ80723
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:吴明浩
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依托单位:
U2AF2精氯酸甲基化调控RNA转录合成在MTAP缺失骨肉瘤T细胞耗竭中的机制研究
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:穆浩然
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依托单位:
BDA-366通过MYD88/NF-κB/PGC1β通路杀伤 KMT2A/AF9 AML细胞的机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:吴利新
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依托单位:
Lu AF21934减少缺血性脑卒中导致的神经损伤的机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位:
H2S介导剪接因子BraU2AF65a的S-巯基化修饰促进大白菜开花的分子机制
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批准号:32372727
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:裴雁曦
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依托单位:
AF9通过ARRB2-MRGPRB2介导肠固有肥大细胞活化促进重症急性胰腺炎发生MOF的研究
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批准号:82300739
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2023
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负责人:贺君
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依托单位:
剪接因子U2AF1突变在急性髓系白血病原发耐药中的机制研究
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批准号:82370157
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2023
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负责人:李军民
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依托单位:
线粒体活性氧介导的胎盘早衰在孕期双酚AF暴露致婴幼儿神经发育迟缓中的作用
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批准号:82304160
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2023
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负责人:张超
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依托单位:
U2AF2-circMMP1调控能量代谢促进结直肠癌肝转移的分子机制
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批准号:82303789
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2023
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负责人:翟晓慧
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依托单位: