“沿用PAC Bayes 框架的可测假设空间与联合可测有界损失,设样本 $S\sim D^m$,$m\ge1$,$0<\delta<1$。对任意不依赖 $S$ 的先验分布 $P$,以至少 $1…”
形式陈述
先验、后验与假设空间
PAC-Bayes 不直接给单个参数贴“贝叶斯”标签,而是在假设空间上比较两份概率分布:训练前固定的先验
以下取可测假设空间
Gibbs 风险
每次预测先抽取
这里的
一类规范界
取
其中左侧是 Bernoulli 参数之间的二元 KL,
直觉
先验可以看作训练前分配给各类解释的编码预算,后验则是数据出现后真正想使用的随机化预测器。若后验集中到先验原本认为极不可能的区域,它需要更多信息才能被数据“指定”,于是 KL 项变大;若它主要重排先验已经覆盖的合理假设,复杂度代价就较小。
共同高概率事件是框架的关键。证明先在与数据无关的
例子与边界
有限类恢复 Occam 复杂度
若
这恢复有限类的 Occam/编码复杂度。若
先验依赖与预测器辨析
标准先验必须在观察训练样本前确定。用同一数据调出先验再直接代入会破坏证明;可采用独立数据划分或专门的数据依赖先验定理。
推论与应用
把规范不等式对总体风险反解,就得到可直接计算的PAC-Bayes 泛化界。经验风险推动后验靠近训练表现好的假设,KL 项阻止它无代价地集中到先验几乎不支持的区域;二者合起来形成一种由定理本身给出的正则化目标。
有限类上,点质量后验恢复
框架也适合比较不同先验知识或压缩方案,但先验必须与训练样本保持定理要求的独立性。若要用数据选择先验,应使用独立样本、分层先验或专门的数据依赖先验界,并把新增的信息代价明确写入结论。
参考资料
- David McAllester, A PAC-Bayesian Tutorial with a Dropout Bound, 2013.
- David McAllester, Some PAC-Bayesian Theorems, COLT, 1999.