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मार्कोव चेन मोंटे कार्लो (एमसीएमसी)

1953
  • Nicholas Metropolis
  • Arianna W. Rosenbluth
  • Marshall N. Rosenbluth
  • Augusta H. Teller
  • Edward Teller
  • W. Keith Hastings
एक सांख्यिकीय विश्लेषण कार्यालय में मार्कोव चेन मोंटे कार्लो सिमुलेशनों का विश्लेषण करने वाला शोधकर्ता।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

मार्कोव श्रृंखला मोंटे कार्लो (MCMC) विधियाँ प्रायिकता वितरण से नमूना लेने के लिए एल्गोरिदम का एक वर्ग हैं। एक मार्कोव श्रृंखला का निर्माण किया जाता है जिसमें वांछित वितरण उसका संतुलन या स्थिर वितरण होता है। फिर कई चरणों के बाद श्रृंखला की स्थिति को वांछित वितरण से नमूने के रूप में उपयोग किया जाता है, जिससे समाकलन और प्रत्याशा की गणना संभव हो पाती है।

जब किसी जटिल, उच्च-आयामी प्रायिकता वितरण [latex]P(x)[/latex] से प्रत्यक्ष नमूना लेना संभव न हो, तो MCMC विधियाँ आवश्यक हो जाती हैं। स्वतंत्र नमूने उत्पन्न करने के बजाय, MCMC सहसंबंधित नमूनों का एक क्रम उत्पन्न करता है जो एक मार्कोव श्रृंखला बनाते हैं। मार्कोव श्रृंखला एक यादृच्छिक प्रक्रिया है जहाँ अगली अवस्था में संक्रमण की प्रायिकता केवल वर्तमान अवस्था पर निर्भर करती है, न कि उससे पहले घटित घटनाओं के क्रम पर। मुख्य बात यह है कि श्रृंखला की संक्रमण प्रायिकताओं को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाए कि उसका स्थिर वितरण लक्ष्य वितरण [latex]P(x)[/latex] हो।

The process starts at an arbitrary state [latex]x_0[/latex]. At each step [latex]t[/latex], a new state [latex]x_{t+1}[/latex] is generated based on the current state [latex]x_t[/latex] using a specific algorithm (like Metropolis-Hastings). After an initial “burn-in” period, during which the chain converges from its starting point to the high-probability regions of the target distribution, the subsequent states [latex]x_t, x_{t+1}, …[/latex] can be considered as (correlated) samples from [latex]P(x)[/latex]. These samples can then be used to estimate expectations of functions [latex]f(x)[/latex] with respect to [latex]P(x)[/latex] by averaging [latex]f(x_t)[/latex] over the samples. This is particularly useful in Bayesian inference, where [latex]P(x)[/latex] is a posterior distribution of model parameters, and direct calculation is often impossible due to a complex denominator (the evidence or marginal likelihood).

इसके अतिरिक्त: MCMC differs from the basic Monte Carlo method in how it generates samples to estimate a desired distribution or integral. While Monte Carlo methods rely on drawing independent and identically distributed random samples directly from a target distribution or a proposal distribution, MCMC generates samples through a correlated sequence (a Markov chain) where each sample depends on the previous one. This dependency allows MCMC to efficiently explore complex, high-dimensional distributions that are difficult to sample from directly, by constructing a chain that converges to the target distribution over time. In contrast, traditional Monte Carlo methods may struggle with such problems due to inefficiencies in sampling or requiring explicit knowledge of the distribution’s form. Thus, MCMC extends Monte Carlo by harnessing dependence between samples to facilitate sampling in challenging statistical and computational settings.

UNESCO Nomenclature: 1209
सांख्यिकी

Type

सॉफ्टवेयर/एल्गोरिदम

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • मार्कोव श्रृंखलाओं का सिद्धांत (एंड्री मार्कोव)
  • बेयसियन सांख्यिकी की बुनियाद (थॉमस बेयस, पियरे-साइमन लाप्लास)
  • मूल मोंटे कार्लो विधि (उलम, वॉन न्यूमैन)
  • एर्गोडिक सिद्धांत

आवेदन

  • पैरामीटर अनुमान के लिए बायेसियन सांख्यिकी
  • फाइलोजेनेटिक ट्री अनुमान के लिए कम्प्यूटेशनल जीवविज्ञान
  • संभाव्यता मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए मशीन लर्निंग
  • आणविक प्रणालियों के अनुकरण के लिए कम्प्यूटेशनल भौतिकी
  • जटिल वित्तीय आंकड़ों के मॉडलिंग के लिए अर्थमिति

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: MCMC, मार्कोव श्रृंखला, बायेसियन अनुमान, सांख्यिकी, नमूनाकरण, स्थिर वितरण, मेट्रोपोलिस-हेस्टिंग्स, गिब्स नमूनाकरण, कम्प्यूटेशनल सांख्यिकी, पश्च वितरण।

ऐतिहासिक संदर्भ

मार्कोव चेन मोंटे कार्लो (एमसीएमसी)

1943
1950
1950
1953
1960
1960
1967
1940
1950
1950
1952
1956
1960
1967
1967

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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