Hierarchical Bayesian Optimization Algorithm pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Martin, Pelikan/ Pelikan, Martin

出品人:

页数:166

译者:

出版时间:

价格:119

装帧:HRD

isbn号码:9783540237747

丛书系列:

图书标签:

• 贝叶斯优化
• 层次化模型
• 算法
• 机器学习
• 优化算法
• 人工智能
• 统计建模
• 黑盒优化
• 元学习
• 贝叶斯方法

《分层贝叶斯优化算法》 是一本面向科研人员、工程师以及对机器学习优化技术感兴趣的读者的专业书籍。本书深入探讨了分层贝叶斯优化算法（Hierarchical Bayesian Optimization Algorithm, HBOA）这一前沿的研究领域，旨在为读者提供一套系统、全面且具有实践指导意义的理论框架和应用方法。 内容概述： 本书从基础的优化理论出发，逐步引入贝叶斯优化（Bayesian Optimization, BO）的核心概念，并在此基础上详细阐述分层结构如何被引入和整合到贝叶斯优化框架中。HBOA的独特之处在于其能够有效地处理具有复杂结构化先验的优化问题，尤其是在高维、多模态或存在隐层变量的场景下，能够展现出比传统贝叶斯优化更优越的性能。 核心章节将涵盖以下关键内容： 第一部分：优化理论与贝叶斯优化基础 优化问题综述： 介绍各类优化问题的特点、挑战以及常见的求解方法，包括局部搜索、全局搜索、确定性优化和随机优化等。 贝叶斯优化原理： 详细讲解贝叶斯优化的核心思想，包括代理模型（Surrogate Model）的构建（如高斯过程，Gaussian Processes, GP）、采集函数（Acquisition Function）的设计（如期望改进，Expected Improvement, EI；概率改进，Probability of Improvement, PI）以及模型更新策略。深入分析贝叶斯优化在黑盒函数优化中的优势与局限性。 第二部分：分层结构的设计与贝叶斯模型 分层模型入门： 介绍分层模型的概念、优势以及在统计建模中的应用。重点讲解如何构建具有层级关系的概率模型，理解不同层级参数之间的依赖关系。 分层贝叶斯模型： 深入探讨如何将分层结构融入贝叶斯模型中。我们将讨论如何选择合适的分层先验，例如如何为不同层级的参数定义先验分布，以及如何利用马尔可夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo, MCMC）方法或变分推断（Variational Inference, VI）等近似推断技术来估计模型参数。 分层模型在数据分析中的应用： 通过具体的案例，展示分层模型如何在处理具有复杂分组结构或嵌套关系的数据时，有效地捕捉数据中的变异性，并提升模型的泛化能力。 第三部分：分层贝叶斯优化算法（HBOA）的构建与实现 HBOA的理论框架： 本部分是本书的核心，将详细介绍如何将分层贝叶斯模型与贝叶斯优化框架相结合，形成分层贝叶斯优化算法。我们将重点讨论如何利用分层模型来指导代理模型的构建，以及如何设计更具信息量的采集函数，以适应分层结构带来的优化挑战。 代理模型的选择与构建： 探讨适合分层结构的代理模型，例如考虑高斯过程的层级扩展（Hierarchical Gaussian Processes）或基于深度学习的分层模型。分析不同代理模型在表达分层关系时的优劣。 采集函数的创新设计： 讲解如何根据分层模型的特点，设计能够有效探索和利用分层结构的采集函数。例如，如何设计能够考虑层级信息反馈的采集函数，以引导优化过程优先探索具有更高潜在价值的区域。 算法的推断与优化： 深入研究HBOA中的参数推断问题。当分层模型变得复杂时，如何有效地进行模型参数的估计，以及如何将推断过程与优化过程有机结合，实现高效的迭代更新。 算法的收敛性与理论分析： 对HBOA的理论性质进行初步的分析，探讨其在不同场景下的收敛性和最优性保证。 第四部分：HBOA的应用案例与实战指导 复杂超参数优化： 详细展示HBOA在机器学习模型（如深度神经网络、支持向量机等）的复杂超参数优化中的应用。分析如何利用HBOA有效地搜索具有层级结构的超参数空间，例如模型的网络结构、正则化参数等。 科学与工程领域的优化问题： 探讨HBOA在物理学、化学、生物学、材料科学以及工程设计等领域的应用潜力。例如，在药物研发中优化分子结构、在材料设计中寻找最优材料参数、在控制系统中调整策略参数等。 软件实现与工具介绍： 提供HBOA的算法实现要点和建议。介绍现有的开源库和框架，帮助读者快速上手，将HBOA应用于实际问题。 面向未来的研究方向： 对HBOA的未来发展方向进行展望，包括但不限于更高效的推断方法、更鲁棒的采集函数设计、与其他优化技术的融合等。 本书特色： 理论深度与实践广度并重： 本书不仅深入剖析了HBOA的数学原理和算法细节，还提供了丰富的实际应用案例，帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。 结构清晰，循序渐进： 从基础概念讲起，逐步构建起HBOA的完整框架，适合不同背景的读者。 前沿性与系统性： 涵盖了HBOA领域的最新研究进展，并提供了系统性的学习路径。 严谨的学术风格： 参考文献详实，理论推导严谨，旨在为读者提供可靠的知识支撑。 目标读者： 研究生及以上学历的机器学习、人工智能、统计学、计算机科学等领域的研究者。 在实际工作中需要进行复杂优化问题的工程师、数据科学家和算法开发人员。 对机器学习前沿算法感兴趣，希望深入理解贝叶斯优化及其扩展技术的学习者。 通过阅读《分层贝叶斯优化算法》，读者将能够深刻理解HBOA的设计理念，掌握其核心算法，并能够将其成功应用于各类具有挑战性的优化问题中，从而提升模型性能、加速科学发现或优化工程设计。

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作为一名专注于应用数学和工程优化领域的从业者，我寻找的不仅仅是一个新的算法，而是一套可信赖的工具箱。这本书在算法的稳健性和可扩展性方面的讨论，给我留下了深刻印象。我注意到，许多先进的优化算法在面对噪声过大或目标函数高度非凸时会迅速崩溃。这本书似乎预见到了这些“野外”场景，并着重讨论了分层结构如何增强算法的鲁棒性。我特别关注了关于“不确定性传播”的章节，作者是否提供了有效的计算方法来处理不同层次间的依赖关系？毕竟，在真实世界的数据采集过程中，成本和时间是重要的约束，如何设计出既能有效探索，又能快速收敛的算法至关重要。我希望能看到一些关于大规模并行计算的讨论，毕竟，如果这个算法真的高效，它必然需要在分布式环境中运行。这本书的价值不在于它提出了多少新名词，而在于它是否真正解决了现有方法在工业界应用时遭遇的瓶颈。如果它能提供一套清晰的评估标准，教我们如何判断一个问题是否“适合”使用分层贝叶斯优化，那就更具指导意义了。

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这本名为《分层贝叶斯优化算法》的书籍，从标题来看，似乎触及了当前机器学习和实验设计领域一个非常前沿且关键的方向。作为一名对算法优化和不确定性量化抱有浓厚兴趣的研究生，我满怀期待地翻开了它。首先，书籍的装帧和排版给人一种扎实、严谨的学术著作之感，字体选择和图表绘制都体现了专业水准。我特别关注它在基础理论构建上的深度。期望书中能清晰地梳理出传统贝叶斯优化（BO）的局限性，尤其是在高维搜索空间或存在天然分组结构的任务中，标准BO方法是如何力不从心的。我希望看到作者如何巧妙地引入“分层”这一概念，这种分层是基于模型结构的分层，还是基于数据分布的先验分层？一个理想的介绍应该能让一个熟悉标准高斯过程回归（GPR）和期望改进（EI）的读者，能够平顺地过渡到理解分层结构如何影响后验分布的形态，进而影响采集函数的优化路径。如果能有清晰的数学推导，展示分层先验如何有效降低模型复杂度带来的计算负担，同时避免过早收敛到局部最优，那这本书的价值将是无可估量的。我期待看到的是一本既有理论深度，又能指导实践的教科书，它应该能为解决复杂的工程优化问题提供一套坚实的数学框架。

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老实说，我是在朋友的强烈推荐下接触到这本书的，他声称这是近年来优化领域难得一见的佳作。我个人的阅读体验是，这本书的叙事风格非常大胆且具有启发性。它似乎并没有沉湎于繁琐的公式堆砌，而是更侧重于构建一种直觉性的理解。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的类比和实际案例。例如，书中对于如何将“先验知识”嵌入到分层框架中的探讨，就用了非常生动的比喻，让我瞬间明白了为什么在资源受限的情况下，这种结构化的不确定性处理比扁平化的方法更为高效。书中对不同层次的采集函数进行对比分析的部分非常精彩，它不像其他教材那样只是罗列公式，而是深入探讨了不同采集策略在处理异构任务时的权衡取舍。我非常好奇，作者是如何平衡理论的严谨性和讲解的易懂性的。如果书中能提供一些实际的软件实现指导或者伪代码，那就更好了，毕竟理论的美妙需要通过代码的实现才能真正落地生根，才能看到它在实际的超参数调优、材料设计或者自动机器学习流程中展现出的巨大潜力。这本书的视角似乎超越了单纯的数学优化，它更像是一本关于如何更智慧地进行科学实验的指南。

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对于一个对统计建模和因果推断有交叉兴趣的读者来说，这本书的吸引力在于它对于“结构化先验”的深刻解读。我更倾向于将分层贝叶斯优化视为一种强大的结构化建模工具，而不仅仅是一个优化黑箱。我期望看到的是，作者如何利用分层结构来编码领域知识，从而在数据稀疏的情况下依然能做出合理的预测和决策。这种方法论上的优势，远比单纯提高收敛速度来得更有价值。书中关于“元学习”（Meta-Learning）与分层优化的结合是否有所探讨？因为许多优化问题本质上是不同任务的集合，如果分层结构能够学习到不同任务间的共同结构，那么算法的泛化能力将得到质的飞跃。我希望能看到作者在讨论算法局限性时表现出的坦诚，例如，它在处理具有高度时间相关性的序列决策问题时，对比强化学习方法的优势和劣势在哪里。这本书如果能提供这样一个多维度的对比分析，它将不仅仅是一本算法专著，更是一部关于现代决策科学的综合论述。

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这本书的阅读体验如同攀登一座结构清晰的山峰，每一步都有明确的指示牌，但攀登的过程却充满了智力上的挑战和回报。我尤其欣赏作者在回顾现有文献时所展现出的深刻洞察力。它没有简单地堆砌引用，而是巧妙地将《分层贝叶斯优化算法》定位在一个清晰的学术谱系中，并明确指出了它相较于传统方法（如进化算法或网格搜索）的本质区别。这种宏观的视野让读者能够更好地理解该算法的“根基”在哪里。在内容深度上，我感觉作者对高斯过程核函数选择和超参数推断的讨论非常到位。特别是在分层模型中，如何定义层间相关性，以及如何防止信息过度平滑导致重要特征被掩盖，这无疑是技术的难点。如果书中能够提供一些关于“层级深度”选择的启发式规则，例如根据数据维度或已知先验知识来决定分层数量，那对于实际操作者来说将是极大的帮助。总而言之，它不是一本速成手册，而是一本需要细细品味、反复研读的深度参考书。

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