불확실한 확률 프로그래밍, 정밀하게: Graded Monads, BDDs 및 Semiring-Parametric 추론을 통한 Credal
요약
불확실한 확률(Imprecise probability)을 다루기 위해 Graded Monads와 BDD를 활용한 새로운 추론 방식을 제안합니다. Haskell 기반의 DSL인 Imp를 통해 인식론적 불확실성을 모델링하며, 기존 BDD 파이프라인을 유지하면서도 정밀한 추론을 가능하게 합니다.
핵심 포인트
- 불확실한 확률을 볼록 집합으로 일반화하여 표준 확률 이론을 확장
- Haskell 기반의 임베디드 DSL 'Imp'를 통한 인식론적 불확실성 모델링
- Graded Monads를 사용하여 표준 모나드의 가환성 문제 해결
- Semiring 매개변수화를 통해 정확하고 미분 가능한 추론 지원
불확실한 확률 (Imprecise probability)은 단일 분포를 가능한 분포들의 볼록 집합 (convex set)으로 대체함으로써 표준 확률 이론을 일반화합니다. 우리는 이러한 일반화가 이산 확률 언어 (discrete probabilistic languages)에서 사용되는 표준 BDD 컴파일 및 가중 모델 카운팅 (weighted model counting) 파이프라인에 어떠한 변경도 요구하지 않음을 보여줍니다. 불확실한 동전 던지기는 단순히 가중치가 고정되지 않고 자유롭게 남겨진 BDD 변수일 뿐입니다. 우리는 불확실한 확률 프로그래밍을 위한 Haskell 임베디드 DSL인 Imp를 소개합니다. 인식론적 불확실성 (epistemic uncertainty)의 명명된 소스들의 유한 집합에 의해 인덱싱되는 graded monad는 표준 볼록 파워셋 모나드 (convex powerset monad)가 결여하고 있는 가환성 (commutativity)을 복원하며, GHC의 타입 시스템은 이를 컴파일 타임에 강제합니다. 가중 모델 카운팅은 semiring에 대해 매개변수화 (parametric)되므로, 동일한 컴파일된 BDD가 정확한 (exact), 미분 가능한 (differentiable), 그리고 구간 경계가 있는 (interval-bounded) 추론을 모두 지원합니다.
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