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과학

GP-UCB

GP-UCB과학
영문명
Gaussian process upper confidence bound
최대화형 점수
μ(x)+√β·σ(x)
μ와 σ
사후평균과 사후표준편차
β의 역할
불확실성 보너스의 크기 조절
GP-UCB는 가우스 과정의 예측 평균에 불확실성 보너스를 더해 다음 평가 지점을 선택하는 순차 최적화 방법이다. 값이 높을 것으로 예상되는 지점의 활용과 아직 불확실한 지점의 탐색을 하나의 점수로 결합한다.

낙관적인 예측으로 선택

현재 자료에 대한 가우스 과정 사후분포에서 평균 μ와 표준편차 σ를 구한다. 평균만 최대화하면 이미 좋아 보이는 부분에 집중하기 쉽고, 표준편차만 최대화하면 목표값과 무관한 곳을 탐색할 수 있다. GP-UCB는 두 항의 합이 가장 큰 지점을 선택하고 새 관측으로 사후분포를 갱신한다.

보너스에 따라 달라지는 예제

후보 A가 μ=1,σ=0.1이고 B가 μ=0.7,σ=0.5라 하자. β=4이면 점수는 A가 1.2, B가 1.7이므로 B를 고른다. β=0.25이면 각각 1.05와 0.95여서 A를 고른다. B의 평균은 낮지만 불확실성이 더 크므로 탐색 보너스에 따라 선택이 바뀐다. 이 수치는 점수의 역할을 보이는 예제이며 특정 이론의 β 설정 규칙은 아니다.

표준편차와 분산의 구별

점수에 더하는 값은 σ²가 아니라 σ다. β와 √β를 구별해야 하며 문헌에 따라 보너스 계수를 직접 다른 기호로 쓰기도 한다. 최소화 문제에서는 평균에서 불확실성 항을 뺀 하한 점수를 사용하는 형태로 바꿀 수 있다. 현재 점수가 높다는 사실이 실제 관측값도 반드시 높다는 뜻은 아니다.

후회 상계의 전제

원래 분석은 가우스 과정 사전이나 제한된 RKHS 노름, 잡음과 커널 등에 대한 가정 아래 누적 후회의 상계를 다룬다. 임의의 함수와 임의의 보너스 계수에서 같은 보장이 생기는 것은 아니다. 매 단계 획득 점수의 최대점을 찾는 문제도 비볼록할 수 있어, 내부 최적화의 정확도와 모델의 적합성을 함께 고려한다.

관련 문서

기대 개선량 / 지식 기울기 / 최댓값 엔트로피 탐색 / 베이지안 최적화 / 가우스 과정 / 탐색과 활용