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基于一阶对消的 AMP 及其状态演化简单推导

信息论 2023-07-19 v3 math.IT

摘要

我们考虑线性回归问题,目标是从测量值 y=Ax+wRm\boldsymbol{y}=\boldsymbol{A}\boldsymbol{x}+\boldsymbol{w}\in\mathbb{R}^m 中恢复向量 xRn\boldsymbol{x}\in\mathbb{R}^n,其中矩阵 A\boldsymbol{A} 已知、噪声 w\boldsymbol{w} 未知。对于大型独立同分布次高斯 A\boldsymbol{A},近似消息传递(AMP)算法可通过状态演化(SE)形式精确分析,且该形式进一步表明 AMP 在某些 regime 下是 Bayes 最优的。然而,严格的 SE 证明冗长且复杂。并且,尽管 AMP 算法可推导为循环置信传播(LBP)的近似,该视角很少揭示为何大型独立同分布 A\boldsymbol{A} 矩阵对 AMP 重要,以及 AMP 为何具有状态演化。本工作中,我们基于“一阶对消”思想给出 AMP 及其状态演化的启发式推导,提供了 LBP 推导所缺失的见解,同时比严格 SE 证明简短得多。

关键词

引用

@article{arxiv.1907.04235,
  title  = {A Simple Derivation of AMP and its State Evolution via First-Order Cancellation},
  author = {Philip Schniter},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1907.04235},
  year   = {2023}
}