Выборка Томпсона — это эвристический алгоритм, предложенный Уильямом Р. Томпсоном в 1933 году для решения дилеммы исследования и эксплуатации в проблеме многорукого игрока. Этот подход максимизирует ожидаемое вознаграждение за счет случайного выбора действий на основе убеждений, и поэтому он стал одной из широко используемых стратегий в современном машинном обучении и теории принятия решений.
В задаче о многоруком игроке игрок сталкивается с несколькими вариантами выбора (каждый выбор можно рассматривать как игровой автомат казино, а норма прибыли каждого игрового автомата может быть разной), и цель игрока состоит в том, чтобы выяснить какая машина имеет самый высокий коэффициент отдачи, требует постоянного компромисса между изучением новых возможностей и использованием преимуществ уже известной высокой отдачи.
Суть выборки Томпсона заключается в том, что вероятность выбора каждого действия связана с максимизацией его ожидаемой прибыли.
Процесс реализации выборки Томпсона относительно прост. Сначала создайте модель убеждений о наградах на основе текущих данных, затем случайным образом извлеките параметры из модели и выберите действие по этим параметрам. Этот процесс гарантирует, что игроки будут продолжать исследовать потенциал различных действий. В каждом раунде параметры, полученные из апостериорного распределения, представляют степень уверенности игрока в различных вариантах выбора, а действие, выбранное на этой основе, является результатом с наибольшей текущей уверенностью. Это свойство делает выборку Томпсона особенно эффективной во многих приложениях, таких как A/B-тестирование веб-сайтов или оптимизация онлайн-рекламы.
Выборка Томпсона хорошо справляется со многими задачами онлайн-обучения, не только значительно повышая эффективность обучения, но и обеспечивая быструю оптимизацию отдачи.
Самое раннее описание выборки Томпсона датируется 1933 годом и с тех пор несколько раз открывалось заново в контексте проблемы многорукого игрока. В 1997 году ученые впервые доказали свойства сходимости этого алгоритма. В 2000 году его впервые применили к марковскому процессу принятия решений, а в 2010 году исследование показало, что выборка Томпсона обладает свойствами мгновенной самокоррекции.
Выборка Томпсона находит применение во многих практических приложениях. Например, в сфере онлайн-рекламы он используется для динамической корректировки стратегий показа рекламы с целью повышения рейтинга кликов и коэффициента конверсии. Дизайн A/B-тестирования также выигрывает от этого метода, который быстро оптимизирует взаимодействие с пользователем за счет скользящих окон, тем самым увеличивая преимущества для бизнеса.
Практичность выборки Томпсона не ограничивается теорией, она также широко используется в реальных бизнес-решениях благодаря мощной оптимизации алгоритмов.
Выборка Томпсона имеет ту же основу, что и другие поведенческие стратегии, такие как сопоставление вероятностей и правила байесовского контроля. В стратегии вероятностного сопоставления решения принимаются на основе базовых показателей класса, что означает более точные прогнозы при известных результатах, в то время как байесовский закон управления является обобщением выборки Томпсона и может быть реализован в более сложных динамических средах;
Кроме того, алгоритм верхнего предела доверительного интервала (UCB) имеет глубокую теоретическую связь с выборкой Томпсона, как с точки зрения распределения исследовательских усилий, так и с точки зрения оптимистического приобретения действий, оба из которых в конечном итоге направлены на получение наиболее оптимального результаты в будущем.
Таким образом, можно видеть, что выборка Томпсона — это не только золотой ключ к проблеме многорукого игрока, но ее концепции и методы постоянно накапливаются и расширяются, становясь важным столпом теории принятия решений. Каким образом выборка Томпсона будет иметь дополнительный потенциал в будущих процессах выбора стратегии и оптимизации в условиях быстрого развития технологий больших данных и машинного обучения?