对应:Stanford CS329H Fall 2026 Lecture 12(11/2 Acquisition functions & Thompson sampling)。依据教材第 3 章 3.3–3.4 节及相应幻灯片;Thompson 采样依据 Thompson(1933)、Chapelle & Li(2011)、Agrawal & Goyal(2012、2013)与 Russo 等(2018)的教程;情境老虎机依据 Li 等(2010)、Bastani & Bayati(2020)、Bastani、Bayati、Khosravi(2021);贝叶斯优化依据 Jones 等(1998)、Srinivas 等(2010)与 Garnett(2023)。 配套代码:
code/lecture12/(只需要 numpy) 预计阅读时间:3 小时(含运行代码)
0. 本讲导航
0.1 学完本讲,你应该能够
- 写出 Beta–伯努利的 Thompson 采样,解释”概率匹配”,说出它和 UCB 的异同。
- 说出 Thompson 采样、KL-UCB 为什么能达到 Lai–Robbins 下界,以及 Thompson 采样在批量 / 延迟反馈下为什么更稳健。
- 把 Thompson 采样推广到有特征的问题:线性模型(精确后验)、逻辑斯蒂模型(拉普拉斯近似);说出 LinUCB 的指数。
- 解释为什么在特征多样的情境老虎机里贪心常常表现不错,以及它为什么会系统性地亏待少数群体。
- 写出改进概率(PI)、期望改进(EI)、GP-UCB 的公式,解释 PI 为什么太贪心、ξ 的作用。
- 说出几种采集函数在什么情况下适合,以及 Thompson 采样的局限(短期探索成本、纯探索问题)。
0.2 先修知识
| 知识点 | 用在哪里 | 最低要求 |
|---|---|---|
| 第 11 讲 | 全部 | 遗憾、UCB、Lai–Robbins 下界 |
| 第 6 讲 | 第 2、4、5 节 | 共轭先验(练习 1:Beta–伯努利)、拉普拉斯近似、高斯过程 |
| 概率 | 全部 | 正态分布、Beta 分布 |
0.3 本讲地图
第1节 从“乐观”到“后验”
第2节 Thompson 采样:概率匹配 ← 代码 01 演示 1
第3节 遗憾与批量反馈 ← 代码 01 演示 2、3
第4节 有特征的老虎机:剂量与冷启动 ← 代码 02、04
第5节 连续的选项:贝叶斯优化与采集函数 ← 代码 03
第6–10节 小结、与考核的关系、练习、延伸阅读、下一讲预告
0.4 关于数字
本讲的数字都来自配套代码的实际运行(随机种子固定,每个文件不超过 20 秒)。代码 02 用的是模拟数据(仿照华法林剂量问题的设定),不是真实病人数据。
1. 从”乐观”到”后验”
第 11 讲的 UCB 用”置信上界”处理不确定性:对每个选项乐观地估计,选最乐观的那个。它需要设计”置信半径”(Hoeffding、KL……),并且是确定性的。
贝叶斯的思路更直接:我们对每个选项的价值有一个后验分布(第 6 讲)。不确定性已经完整地写在后验里了,问题只是”怎样根据后验做决定”。
- 只用后验均值(贪心):忽略了不确定性,会卡住(第 11 讲第 5.3 节)。
- Thompson 采样:从后验里抽一个样本——“一种可能的世界”——在那个世界里选最好的行动。
这个想法来自 Thompson(1933),他关心的是临床试验:两种疗法,怎样在试验的同时尽量让病人接受更好的那种。它沉寂了几十年,直到 Chapelle & Li(2011)在雅虎的广告和新闻推荐上发现它效果极好,随后 Agrawal & Goyal(2012)、Kaufmann 等(2012)证明了它的理论最优性。今天它是工业界最常用的老虎机算法之一,也是第 10 讲”双 Thompson 采样”的基础。
2. Thompson 采样:概率匹配
2.1 Beta–伯努利
每个臂的奖励是 0/1,未知的成功率 。先验 (例如 的均匀分布)。观察到 次成功、 次失败后,后验是 (共轭,第 6 讲练习 1)。
Thompson 采样的每一步:
- 对每个臂抽一个 ;
- 选 最大的臂;
- 观察奖励,更新那个臂的 或 。
整个算法只有一行(rng.beta),没有需要调的常数。
2.2 概率匹配
选臂 的概率 = 后验认为臂 是最好的概率。 因为”抽到的样本里 最大”这个事件的概率,正是 (练习 2)。
代码 01_thompson_bernoulli.py 演示 1:三个臂的数据是 A 6/10、B 3/4、C 20/40。
| 臂 | 后验均值 | P(它是最好的) | UCB1 指数 | KL-UCB 指数 |
|---|---|---|---|---|
| A | 0.583 | 0.304 | 1.493 | 0.923 |
| B | 0.667 | 0.621 | 2.162 | 0.998 |
| C | 0.500 | 0.076 | 0.947 | 0.713 |
贪心、UCB1、KL-UCB 都选 B,而且每次都选 B。Thompson 采样以 0.62 的概率选 B、0.30 选 A、0.08 选 C。B 只试了 4 次:它可能很好,也可能只是运气;Thompson 采样按”它真的是最好的概率”分配机会。C 试了 40 次、平均只有 0.5,不太可能是最好的,但仍有约 8% 的机会被再试一试。
为什么概率匹配是好的探索? 一个臂被试的频率,和”它有可能是最好的”成比例:几乎不可能是最好的臂,很快就很少被试(不浪费);还有可能是最好的臂,会被试到足够确定为止(不错过)。直觉上,这和 UCB 的”乐观”相似——Thompson 采样是”平均意义上的乐观”:抽到的样本有时高于均值、有时低于,最大的那个往往来自不确定性大的臂。
3. 遗憾与批量反馈
3.1 遗憾
演示 2(每种算法 100 次实验、每次 2 万步):
容易的问题(5 个臂,0.3~0.7;Lai–Robbins 系数 9.46):
| 算法 | T = 1000 | 10000 | 20000 | 遗憾 / ln T | 最后 10% 选中最好的 |
|---|---|---|---|---|---|
| ε-贪心(ε = 0.1) | 46.9 | 237.8 | 438.3 | 44.26 | 0.919 |
| UCB1 | 82.1 | 234.6 | 286.9 | 28.97 | 0.974 |
| KL-UCB | 35.1 | 66.8 | 76.6 | 7.74 | 0.994 |
| Thompson 采样 | 26.6 | 42.0 | 47.4 | 4.78 | 0.997 |
难的问题(10 个臂,最好的 0.5、其余 0.45):Thompson 采样 273.9、ε-贪心 272.3、KL-UCB 460.0、UCB1 723.6;最后 10% 选中最好臂的比例 Thompson 最高(0.919)。
- Thompson 采样和 KL-UCB 的遗憾最小。两者都在渐近意义上达到 Lai–Robbins 下界(Agrawal & Goyal 2012;Kaufmann 等 2012;Garivier & Cappé 2011)。这里的”遗憾 / ln T”甚至低于系数——下界是 的结论(第 11 讲)。
- KL-UCB 用伯努利分布真正的”距离”(KL 散度)定置信区间:满足 的最大的 。成功率接近 0 或 1 时,它的区间比 Hoeffding 窄得多。
3.2 批量 / 延迟反馈
真实系统里,反馈常常成批到来:推荐模型每小时才更新一次;标注团队一次交回几百条偏好(第 10 讲)。演示 3:奖励每 步才能看到一次,容易的问题、1 万步:
| 算法 | B = 1 | 20 | 100 | 500 |
|---|---|---|---|---|
| UCB1 | 228.8 | 245.2 | 275.4 | 493.6 |
| KL-UCB | 65.7 | 76.7 | 126.4 | 171.7 |
| Thompson 采样 | 44.4 | 46.2 | 50.8 | 114.1 |
UCB 类算法是确定性的:一批之内信息不变,它就把整批都押在同一个臂上。Thompson 采样每一步重新抽样,一批之内自然地分散到几个”可能最好”的臂上。B = 100 时,KL-UCB 的遗憾几乎翻倍(65.7 → 126.4),Thompson 采样只增加约 14%(44.4 → 50.8);B = 500 时所有算法都明显变差(1 万步只做 20 次”带新信息的决定”),Thompson 采样仍然最低。(UCB1 的相对增幅不大,是因为它本来就探索过多。)Chapelle & Li(2011)特别强调了 Thompson 采样对延迟的稳健性。这和第 10 讲”批量主动学习要多样”是同一个问题。
3.3 局限
- 需要后验:伯努利、线性高斯有共轭后验;复杂模型(神经网络)只能近似(拉普拉斯、集成、epinet——第 6、10 讲)。后验近似得不好,Thompson 采样会探索得太多或太少。
- 短期内可能探索过度:时间很短时,前期探索的代价来不及收回(第 4.3 节的冷启动)。
- 不适合纯探索:如果目标是”尽快确定哪个最好”(最佳臂识别、A/B 测试的结论),Thompson 采样会过早地把几乎所有样本给当前最好的臂,第二名的估计永远不够准。“前二 Thompson 采样”(Russo 2016)等变体修正了这一点。第 13 讲的对决老虎机会遇到同样的问题。
- 信息导向采样(Russo & Van Roy 2014):显式地权衡”这一步的遗憾”和”这一步获得的信息”,在一些 Thompson 采样表现不好的问题上更好。
4. 有特征的老虎机:剂量与冷启动
4.1 情境老虎机
很多问题里,每次决策都有情境(context):病人的特征、用户的特征、提示词。最好的行动依赖于情境——给这个病人什么剂量,给这个用户推荐什么。情境老虎机:每一步观察情境 ,选行动 ,得到奖励 。遗憾和”知道真实模型时、对每个情境都选最好行动”的策略比。
常用的模型和算法:
| 模型 | 后验 | 算法 |
|---|---|---|
| 线性: | 精确的正态后验 | LinUCB(Li 等 2010):选 最大的;线性 Thompson 采样(Agrawal & Goyal 2013) |
| 逻辑斯蒂: | 拉普拉斯近似 | Thompson 采样(Chapelle & Li 2011)、UCB(在 logit 上加不确定性) |
4.2 个性化剂量(模拟的华法林问题)
华法林是常用的抗凝药,合适的剂量因人而异,和年龄、体重、两个基因(VKORC1、CYP2C9)、是否服用胺碘酮有关(IWPC 2009 给出了剂量公式)。Bastani & Bayati(2020)把它做成情境老虎机:病人一个个来,从”低 / 中 / 高”三档剂量(每周 < 21 mg、21~49、> 49)里选一档,选对得 1 分。
代码 02_logistic_thompson.py 用模拟数据仿照这个设定(需要低 / 中 / 高剂量的病人约 21% / 69% / 10%;同样特征的病人也有个体差异,所以知道真实模型的”最优个性化策略”最多选对 80.5%)。每个剂量一个逻辑斯蒂回归,拉普拉斯近似,每 10 个病人重新拟合。10 次实验、每次 5000 个病人:
| 算法 | 第 1~200 个 | 201~1000 | 1001~3000 | 3001~5000 | 累计遗憾 |
|---|---|---|---|---|---|
| 固定中剂量 | 0.684 | 0.692 | 0.688 | 0.682 | 603.7 |
| 贪心 | 0.680 | 0.755 | 0.766 | 0.762 | 236.9 |
| ε-贪心(ε = 0.1) | 0.658 | 0.708 | 0.725 | 0.722 | 440.7 |
| UCB | 0.681 | 0.760 | 0.775 | 0.771 | 196.2 |
| Thompson 采样 | 0.622 | 0.746 | 0.766 | 0.766 | 247.0 |
| 最优的个性化策略 | 0.803 | 0.807 | 0.809 | 0.804 | 0 |
(表中是选对率;累计遗憾 = 5000 个病人里比最优策略少选对的人数。)
三个发现:
- 贪心的整体表现出人意料地好,和 UCB、Thompson 采样相差不大。病人的特征千差万别,每来一个新病人,贪心的”最好猜测”自然落在不同的地方——特征的多样性本身提供了探索。Bastani、Bayati、Khosravi(2021)证明了这个现象:“几乎不需要探索”的情境老虎机。
- 所有学习算法都停在最优策略以下:中剂量只在”不高不低”时对,“选中剂量对不对”和特征的关系不是单调的,线性 logit 表示不了——模型设定错误给学习设了上限。
- 少数病人被系统性地亏待。只看第 3001~5000 个病人里”最优策略会给高剂量”的那些(约 7%):
| 算法 | 给了低 | 给了中 | 给了高 |
|---|---|---|---|
| 贪心 | 0.00 | 0.95 | 0.05 |
| ε-贪心 | 0.03 | 0.86 | 0.12 |
| UCB | 0.00 | 0.78 | 0.22 |
| Thompson 采样 | 0.00 | 0.85 | 0.15 |
贪心几乎从不给高剂量:一开始”高剂量”的模型数据很少、预测很悲观,贪心就不选它;不选它,就永远学不到”哪些病人需要高剂量”——第 11 讲”贪心卡住”的情境版本。整体选对率看不出这个问题,因为这些病人只占 7%。UCB 和 Thompson 采样好一些,但 5000 个病人之后仍远没学会。
平均指标会掩盖对少数群体的系统性失败。在医疗、推荐、内容审核里,这种失败恰恰最需要关注(第 17 讲的公平)。评估一个在线学习系统,要按子群体看。
4.3 推荐系统的冷启动
代码 04_cold_start.py:一个新用户,口味 ,内容有 8 维特征,评分 + 噪声(第 4 讲的因子模型,内容特征已知)。每人推荐 50 轮、不重复,200 个新用户:
| 推荐方式 | 第 1~5 轮 | 6~15 | 16~50 | 50 轮累计遗憾 |
|---|---|---|---|---|
| 随机 | 3.010 | 3.029 | 2.963 | 149.04 |
| 热门(大众口味下最好的) | 1.828 | 1.903 | 1.972 | 97.20 |
| 贪心 | 1.362 | 0.660 | 0.296 | 23.75 |
| LinUCB(α = 1) | 1.441 | 0.542 | 0.266 | 21.94 |
| 线性 Thompson 采样 | 1.844 | 0.750 | 0.308 | 27.50 |
热门推荐从不学习,把每个用户当成”平均用户”。LinUCB 的累计遗憾最小;Thompson 采样前 15 轮探索得最多,50 轮之内还没把成本赚回来——只有 50 轮时,探索的回报期很短。三种学习算法相差不大,同样是因为内容特征多样。
5. 连续的选项:贝叶斯优化与采集函数
5.1 问题
选项不再是有限的几个,而是一个连续的参数 :生成时的温度、推荐的”新颖度”、机器学习模型的超参数、外骨骼的步态参数(第 10 讲第 6.3 节)。效用 未知、每次评估很贵(要训练一个模型、要让人走一遍),只能试几十次。
贝叶斯优化:用高斯过程表示对 的信念(第 6 讲;这里观测的是带高斯噪声的函数值,后验是精确的正态分布),每一步用一个采集函数决定下一个 。采集函数把”后验”变成”下一步试哪里”——它就是连续版本的老虎机策略。
5.2 几种采集函数
记后验均值 、标准差 ,当前最好的值 (有噪声时,用已评估点上后验均值的最大值,而不是带噪声的观测最大值),:
| 采集函数 | 公式 | 含义 |
|---|---|---|
| 改进概率 PI(Kushner 1964) | 比现在好(至少 )的概率 | |
| 期望改进 EI(Jones 等 1998) | 期望能改进多少(练习 3) | |
| GP-UCB(Srinivas 等 2010) | 乐观地看能有多好; 随时间缓慢增大,有遗憾保证 | |
| Thompson 采样 | 抽一条函数 后验,选 | 按”是最大值点的概率”去试 |
| 基于信息的方法 | 熵搜索、预测熵搜索、最大值熵搜索 | 选”最能减少关于最大值点(或最大值)的不确定性”的 (Hennig & Schuler 2012;Wang & Jegelka 2017) |
5.3 实验
代码 03_gp_acquisition.py:真实的 在 处有一个宽而矮的峰(0.6),在 处有一个窄而高的峰(1.0)。先随机评估 3 个点,再评估 25 个点;40 次实验:
| 采集函数 | 5 次后差距 | 10 次后 | 25 次后 | 推荐点的差距 | 找到高峰 |
|---|---|---|---|---|---|
| 随机 | 0.307 | 0.212 | 0.105 | 0.064 | 0.70 |
| 只看均值 | 0.380 | 0.377 | 0.339 | 0.355 | 0.35 |
| PI(ξ = 0.01) | 0.234 | 0.216 | 0.194 | 0.214 | 0.55 |
| PI(ξ = 0.1) | 0.165 | 0.043 | 0.002 | 0.009 | 1.00 |
| EI | 0.260 | 0.108 | 0.016 | 0.025 | 0.97 |
| GP-UCB | 0.322 | 0.118 | 0.003 | 0.006 | 1.00 |
| Thompson 采样 | 0.248 | 0.113 | 0.030 | 0.039 | 0.93 |
(“差距”:已评估的点里最好的真实值离全局最大值 1.0 还差多少;“找到高峰”:25 次后差距 < 0.1 的实验比例。)
- 只看均值(纯利用):三分之二的实验从没找到高峰。
- PI(ξ = 0.01)太贪心:将近一半的实验困在矮峰上。演示 3 说明了原因:在矮峰上评估了几次之后,当前最好点旁边(x = 0.24)的后验均值 0.591、标准差 0.073,PI = 0.424——“比现在好一点点”的可能性很大;没探索过的地方(x = 0.8)均值 0、标准差 0.70,PI 只有 0.194。PI 选”旁边”。EI 则相反:旁边即使能改进,也只是一点点(EI = 0.023);远处虽然概率低,可一旦改进就是一大截(EI = 0.075)。探索的价值来自”可能有大的改进”,而不只是”可能有改进”。
- ξ 是 PI 的探索旋钮:调到 0.1,PI 在这里甚至是最好的。问题是事先不知道该调多大。
- EI、GP-UCB、Thompson 采样都可靠。GP-UCB 前期探索得多(5 次后差距最大),之后最好;Thompson 采样有约 7% 的实验没找到高峰——它是随机的,单次运行有波动(演示 2 的那次实验里,它和 PI 一起被困在了矮峰上)。
- 随机:约 30% 的实验 25 次都没碰到那个窄峰。窄而高的最优点,正是需要”聪明地找”的情形。
5.4 实践
贝叶斯优化广泛用于机器学习超参数调优(Snoek 等 2012)、材料与药物设计、机器人控制参数。几点经验:GP 的超参数(长度尺度、噪声)用边际似然估计(第 6 讲);维数超过十几维时 GP 不好用,要用其他代理模型或降维;评估可以并行时,要用批量采集函数(“假装已经评估了”的贪心,第 7 讲);EI 和 GP-UCB 是可靠的默认选择。
当评估是”人的偏好”时——人说不出”这个步态值 0.73 分”,只能说”这个比那个舒服”——就是第 13 讲的偏好贝叶斯优化。
6. 小结
- Thompson 采样:从后验抽一个样本,按样本行动。概率匹配:选每个行动的概率 = 它是最优的后验概率。实现简单、没有调参,在伯努利老虎机上达到 Lai–Robbins 下界;KL-UCB 也能达到。
- 批量 / 延迟反馈:确定性的 UCB 类算法在一批里押同一个臂;Thompson 采样天然分散,更稳健。
- 局限:需要(近似的)后验;短期内探索成本可能收不回;不适合纯探索(用前二 Thompson 采样等变体)。
- 情境老虎机:LinUCB、线性 / 逻辑斯蒂 Thompson 采样。特征多样时贪心常常不错,但会系统性地亏待”一开始看起来不好”的选项和需要它的少数群体——要按子群体评估。模型设定错误给所有算法设了上限。
- 贝叶斯优化:GP + 采集函数。PI 太贪心(ξ 是它的探索旋钮),EI 兼顾概率和幅度,GP-UCB 有理论保证,Thompson 采样随机地探索,信息论方法直接减少关于最优点的不确定性。
7. 与测验、口试和项目的关系
- 测验与口试可能会问:写出 Beta–伯努利的 Thompson 采样;什么是概率匹配;Thompson 采样和 UCB 的异同;为什么 Thompson 采样在批量反馈下更稳健;LinUCB 的指数;逻辑斯蒂 Thompson 采样怎样用拉普拉斯近似;为什么情境老虎机里贪心常常可以、又会在哪里失败;写出 PI、EI、GP-UCB;为什么 PI 太贪心。
- 期末项目:如果项目要在线地做决策或调参数,说明用什么模型、怎样得到后验、用什么采集函数或探索策略、反馈是否成批到来;评估时按子群体报告,而不只报告平均。
8. 练习
练习 1(Beta 后验)。先验 Beta(1, 1)。臂 B 试了 4 次、成功 3 次。 (a) 后验是什么?后验均值是多少? (b) 再试一次成功了,后验均值变成多少?如果失败了呢?
参考答案
(a) Beta(4, 2),均值 4/6 ≈ 0.667(和代码 01 演示 1 的表一致)。 (b) 成功:Beta(5, 2),均值 5/7 ≈ 0.714;失败:Beta(4, 3),均值 4/7 ≈ 0.571。只试过几次的臂,一次结果就能让估计大幅变动——这正是它值得再试的原因。
练习 2(概率匹配)。证明:Thompson 采样选臂 的概率等于 。
参考答案
Thompson 采样抽的 恰好服从后验分布。它选 ⇔ 是最大的。所以 。(并列的概率为 0。)
练习 3(期望改进)。,证明 ,。和第 11 讲练习 1 比较。
参考答案
令 ,所求就是 。由第 11 讲练习 1(关机博弈的 ),等于 ,,即所求。关机博弈里”问人的价值”和贝叶斯优化里”期望改进”是同一个数学对象:都是”有一个兜底的选项(0 或 )时,再试一个不确定的选项的期望收益”。
练习 4(PI 的贪心)。当前最好值 ,。 (a) 点甲:、;点乙:、。分别算 PI。 (b) 把 改成 0.1 呢?
参考答案
(a) 甲:,PI ;乙:,PI 。PI 选甲(和代码 03 演示 3 一致)。 (b) 甲:,PI ;乙:,PI 。现在 PI 选乙:要求的改进幅度变大后,“旁边好一点点”不再算数,远处的不确定性变得有价值。
练习 5(线性高斯后验)。先验 ,观测 ,。推导后验的精度矩阵和均值(代码 04 的更新公式)。
参考答案
对数后验 ,是 的二次函数,所以后验是正态的。二次项系数给出精度 ;一次项给出 。代码里 P += outer(x, x)/σ²、b += x·r/σ²、μ = P⁻¹b。
练习 6(批量反馈)。用一句话解释为什么 B = 100 时 KL-UCB 的遗憾几乎翻倍,而 Thompson 采样只增加了约 14%。如果一定要用 UCB 类算法,你会怎样修改它来适应批量?
参考答案
一批之内 KL-UCB 的指数不变,100 步全押在同一个臂上,相当于”每 100 步才做一次决定”;Thompson 采样每一步重新抽样,一批之内仍然在几个”可能最好”的候选之间分散,相当于在一批之内也在探索。修改:在一批之内,每选一个臂,就”假装”它已经被试了一次(更新 但不更新平均值),让下一步的置信半径缩小——这正是第 7 讲”假装已经问了”的批量选择思路(批量 UCB,例如 GP-BUCB)。
练习 7(少数群体)。代码 02 里贪心几乎从不给高剂量。提出两种改进,并说明各自的代价。
参考答案
(1) 乐观的初始值或先验:一开始假设每个剂量都可能很好,让高剂量至少被试一些。代价:前期对一些病人用了不合适的剂量(在医疗里这是真实的伤害,要有伦理审查和安全约束)。(2) 用 UCB / Thompson 采样代替贪心,或对”预测不确定”的子群体强制一定比例的探索。代价同上,而且需要定义子群体。(3) 利用已有的知识(例如 IWPC 公式)作为先验,减少需要探索的量。更根本的是:评估时按子群体(需要高剂量的病人)报告表现,否则问题根本看不见。
练习 8(探索的回报期)。代码 04 里 Thompson 采样在 50 轮内累计遗憾比贪心大。什么情况下前期的探索更值得?给出两个因素。
参考答案
(1) 时间更长:用户会长期使用,前期学准了,后面的每一轮都受益(练习:把轮数改成 200)。(2) 特征不够多样:贪心靠特征多样性”免费”探索;如果内容的特征很相似,贪心会卡住,探索的价值更大。另外:用户之间差异大(先验不准)时、少数口味需要被发现时,探索也更值得。
9. 延伸阅读
课程教材
- Truong, Haupt, Koyejo. Machine Learning from Human Preferences. 第 3 章 3.3–3.4 节。
Thompson 采样
- Thompson. On the Likelihood that One Unknown Probability Exceeds Another in View of the Evidence of Two Samples. Biometrika 1933.
- Chapelle, Li. An Empirical Evaluation of Thompson Sampling. NeurIPS 2011.
- Agrawal, Goyal. Analysis of Thompson Sampling for the Multi-Armed Bandit Problem. COLT 2012;Thompson Sampling for Contextual Bandits with Linear Payoffs. ICML 2013.
- Kaufmann, Korda, Munos. Thompson Sampling: An Asymptotically Optimal Finite-Time Analysis. ALT 2012.
- Russo, Van Roy, Kazerouni, Osband, Wen. A Tutorial on Thompson Sampling. Foundations and Trends in ML 2018.
- Russo, Van Roy. Learning to Optimize via Information-Directed Sampling. NeurIPS 2014;Russo. Simple Bayesian Algorithms for Best Arm Identification. COLT 2016.
- Garivier, Cappé. The KL-UCB Algorithm for Bounded Stochastic Bandits and Beyond. COLT 2011.
情境老虎机与剂量
- Li, Chu, Langford, Schapire. A Contextual-Bandit Approach to Personalized News Article Recommendation. WWW 2010.
- International Warfarin Pharmacogenetics Consortium. Estimation of the Warfarin Dose with Clinical and Pharmacogenetic Data. NEJM 2009.
- Bastani, Bayati. Online Decision Making with High-Dimensional Covariates. Operations Research 2020.
- Bastani, Bayati, Khosravi. Mostly Exploration-Free Algorithms for Contextual Bandits. Management Science 2021.
贝叶斯优化
- Garnett. Bayesian Optimization. 2023.(免费在线)
- Frazier. A Tutorial on Bayesian Optimization. 2018.
- Jones, Schonlau, Welch. Efficient Global Optimization of Expensive Black-Box Functions. 1998.
- Srinivas, Krause, Kakade, Seeger. Gaussian Process Optimization in the Bandit Setting: No Regret and Experimental Design. ICML 2010.
- Wang, Jegelka. Max-value Entropy Search for Efficient Bayesian Optimization. ICML 2017.
- Snoek, Larochelle, Adams. Practical Bayesian Optimization of Machine Learning Algorithms. NeurIPS 2012.
10. 下一讲预告
到目前为止,每次行动都能得到一个数值奖励:点了 / 没点、剂量对 / 不对、函数值是多少。可是这门课的主角是偏好:人常常说不出”这个回答值几分”,只能说”这个比那个好”。
第 13 讲讲对决老虎机与偏好贝叶斯优化:
- 每次选两个臂让它们”对决”,只观察谁赢。“最好的臂”该怎么定义?孔多塞赢家、Borda 赢家、Copeland 赢家、冯·诺依曼赢家(第 9 讲的 Nash 混合策略);没有孔多塞赢家时怎么办。
- 算法:Interleaved Filter、RUCB、Sparring;信息检索里的交错评估与 DBGD——搜索引擎怎样用用户的点击比较两个排序算法。
- 偏好贝叶斯优化:连续参数、只能问”哪个更好”——高斯过程偏好模型(第 6 讲)+ 采集函数;外骨骼步态的个性化。