面向专家的贝叶斯优化解释


贝叶斯优化是一种迭代的概率优化方法,用于最小化一个未知函数 f: X → ℝ,该函数的评估代价较高。

该方法通过高斯过程(Gaussian Process,GP)对 f 进行建模,作为代理模型,为每个点 x ∈ X 提供均值 μ(x) 和方差 σ²(x) 的正态分布。

下一个评估点 x_{n+1} 的选择通过最大化基于已有数据 D_n = {(x_i, y_i)} 的采集函数 α(x; D_n) 实现。

例如,期望改进(Expected Improvement,EI)定义为:

EI(x) = 𝔼[max(0, f_{best} - f(x))]

其中 f_{best} 是迄今为止观察到的最佳值。

通过迭代更新 GP 模型并有针对性地选择 x_{n+1},评估被高效利用以寻找函数 f 的最优值。


定义:
贝叶斯优化是一种概率优化方法,利用代理模型和采集函数高效地全局优化代价高昂的黑箱函数。


来源:
Shahriari, B., Swersky, K., Wang, Z., Adams, R. P., & de Freitas, N. (2016). Taking the Human Out of the Loop: A Review of Bayesian Optimization. Proceedings of the IEEE, 104(1), 148-175.