从高维函数中抽样

我有一个函数 f,它接受 N 个实数输入,并且计算成本非常高。每个 N 输入,我们称其中一个为 n,都有一个取值范围 (n_min, n_max)。我希望通过在不同输入上生成样本并观察其输出来研究 f 的特性。(目标是使用机器学习构建 f 的近似器。)

假设由于时间限制,我只能生成1000个样本。那么,是否“更好”通过以下方式选择我输入给 fN 集合:

(A) 对每个 nn_minn_max 以足够大的步长进行迭代,还是

(B) 在 (n_min, n_max) 范围内对每个 n 进行均匀抽样?

选择 (A) 的优点是每次只改变一个值时保持其他输入固定,但选择 (B) 的优点是可能探索输入空间的更多部分。


回答:

B 在函数对所有输入的方差不相等时表现更好,这很可能就是实际情况。在极端情况下,假设你有1000个样本,3个输入,但只有一个输入真正影响函数。如果你按照 A 中的10x10x10规则网格进行抽样,你将只得到相关输入的10个样本。如果你使用均匀分布进行抽样,所有1000个样本都将是有信息量的。

作为 B 的一个变体,可以考虑使用准随机序列输入,例如 Sobol序列。与均匀分布相比,其优势在于你的输入空间覆盖不会有聚集或空洞。

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