在比较多臂匪徒算法的性能时，通常会忽略缺失数据的潜在影响。实际上，这也影响了他们的实现，在克服此问题的最简单方法是继续根据原始的强盗算法进行采样，而忽略了缺失的结果。我们通过广泛的仿真研究研究了对这种方法的性能的影响，以处理几种强盗算法的缺失数据，假设奖励是随机缺失的。我们专注于具有二元结果的两臂匪徒在患者分配的背景下用于样本量相对较小的临床试验的背景下。但是，我们的结果适用于预计丢失数据的Bandit算法的其他应用。我们评估所得的运营特征，包括预期的奖励。考虑到双臂失踪的不同概率。我们工作的关键发现是，当使用忽略丢失数据的最简单策略时，对多军匪徒策略的预期性能的影响会根据这些策略平衡勘探探索折衷权衡的方式而有所不同。旨在探索的算法继续将样本分配给手臂，而响应却更多（被认为是具有较少观察到的信息的手臂，该算法比其他算法更具吸引力）。相比之下，针对剥削的算法将迅速为来自手臂的样品迅速分配高价值，而当前高平均值的算法如何，与每只手臂的水平观测无关。此外，对于算法更多地关注探索，我们说明，可以使用简单的平均插补方法来缓解缺失响应的问题。

我们研究了在确认临床试验期间适应从给定治疗中受益的患者亚群的问题。这种自适应临床试验通常被称为自适应富集设计，已在生物统计学中进行了彻底研究，重点是构成（子）种群的有限数量的亚组（通常为两个）和少量的临时分析点。在本文中，我们旨在放宽对此类设计的经典限制，并研究如何从有关自适应和在线实验的最新机器学习文献中纳入想法，以使试验更加灵活和高效。我们发现亚种群选择问题的独特特征 - 最重要的是，（i）通常有兴趣在预算有限的情况下找到具有任何治疗益处的亚群（不一定是最大效果的单个亚组），并且（ii）（ii）在整个亚种群中只能证明有效性 - 在设计算法解决方案时引起了有趣的挑战和新的Desiderata。在这些发现的基础上，我们提出了Adaggi和Adagcpi，这是两个用于亚群构造的元算法，分别侧重于确定良好的亚组和良好的综合亚群。我们从经验上研究了它们在一系列模拟方案中的性能，并获得了对它们在不同设置的（DIS）优势的见解。

Designing experiments often requires balancing between learning about the true treatment effects and earning from allocating more samples to the superior treatment. While optimal algorithms for the Multi-Armed Bandit Problem (MABP) provide allocation policies that optimally balance learning and earning, they tend to be computationally expensive. The Gittins Index (GI) is a solution to the MABP that can simultaneously attain optimality and computationally efficiency goals, and it has been recently used in experiments with Bernoulli and Gaussian rewards. For the first time, we present a modification of the GI rule that can be used in experiments with exponentially-distributed rewards. We report its performance in simulated 2- armed and 3-armed experiments. Compared to traditional non-adaptive designs, our novel GI modified design shows operating characteristics comparable in learning (e.g. statistical power) but substantially better in earning (e.g. direct benefits). This illustrates the potential that designs using a GI approach to allocate participants have to improve participant benefits, increase efficiencies, and reduce experimental costs in adaptive multi-armed experiments with exponential rewards.

我们探索了一个新的强盗实验模型，其中潜在的非组织序列会影响武器的性能。上下文 - 统一算法可能会混淆，而那些执行正确的推理面部信息延迟的算法。我们的主要见解是，我们称之为Deconfounst Thompson采样的算法在适应性和健壮性之间取得了微妙的平衡。它的适应性在易于固定实例中带来了最佳效率，但是在硬性非平稳性方面显示出令人惊讶的弹性，这会导致其他自适应算法失败。

像汤普森采样等多武装强盗算法可用于进行自适应实验，其中最大化奖励意味着数据用于逐步为更多参与者分配更有效的武器。这些转让策略增加了统计假设试验的风险，鉴定武器之间的差异，当没有一个时，并且在真正是一个是一个时，武器的差异存在差异。我们为2臂实验仿真，探讨了两种算法，这些算法结合了统计分析的均匀随机化的益处，具有通过Thompson采样（TS）实现的奖励最大化的益处。首先，前两种汤普森采样增加了固定量的均匀随机分配（UR）随时间均匀传播。二，一种新的启发式算法，称为TS Postdiff（差异后概率）。 Ts Postdiff采用贝叶斯方法来混合TS和UR：使用UR分配分配参与者的概率是后部概率，即两个臂之间的差异是“小”（低于某个阈值），允许在存在时探索更多的探索很少或没有奖励获得。我们发现TS PostDiff方法跨多种效果大小进行良好，因此不需要根据真实效果大小的猜测进行调整。

动态治疗方案（DTRS）是个性化的，适应性的，多阶段的治疗计划，可将治疗决策适应个人的初始特征，并在随后的每个阶段中的中级结果和特征，在前阶段受到决策的影响。例子包括对糖尿病，癌症和抑郁症等慢性病的个性化一线和二线治疗，这些治疗适应患者对一线治疗，疾病进展和个人特征的反应。尽管现有文献主要集中于估算离线数据（例如从依次随机试验）中的最佳DTR，但我们研究了以在线方式开发最佳DTR的问题，在线与每个人的互动都会影响我们的累积奖励和我们的数据收集，以供我们的数据收集。未来的学习。我们将其称为DTR匪徒问题。我们提出了一种新颖的算法，通过仔细平衡探索和剥削，可以保证当过渡和奖励模型是线性时，可以实现最佳的遗憾。我们证明了我们的算法及其在合成实验和使用现实世界中对重大抑郁症的适应性治疗的案例研究中的好处。

最近在文献中显示，在线学习实验的样本平均值在用于估计平均奖励时偏置。为了纠正偏差，违规评估方法，包括重要性采样和双倍稳健的估算，通常计算条件倾向分数，这对于UCB等非随机策略而言。本文提供了使用Bootstrap衰减样本的过程，这不需要对奖励分配的知识并应用于任何自适应策略。数值实验证明了受欢迎的多武装强盗算法产生的样本的有效偏差，例如探索 - 然后提交（ETC），UCB，Thompson采样（TS）和$ \ epsilon $ -Greedy（例如）。我们分析并提供了ETC算法下的程序的理论理由，包括真实和引导世界中偏差衰减率的渐近融合。

我们提出了一种数据驱动的算法，广告商可以用来自动在线出版商的数字广告广告。该算法使广告客户能够跨越可用的目标受众和AD-Media搜索通过在线实验找到其广告系列的最佳组合。找到最佳受众ad AD组合的问题使许多独特的挑战变得复杂，包括（a）需要积极探索以解决先前的不确定性并加快搜索有利可图的组合，（b）许多组合可供选择，产生高维搜索公式，以及（c）成功概率非常低，通常只有百分之一。我们的算法（指定的LRDL，logistic回归与Debiased Lasso的首字母缩写）通过结合四个元素来解决这些挑战：一个用于主动探索的多层匪徒框架；套索惩罚功能以处理高维度；一个内置的偏见核，可处理套索引起的正则化偏差；以及一个半参数回归模型，用于促进跨武器交叉学习的结果。该算法是作为汤普森采样器实施的，据我们所知，这是第一个实际上可以解决以上所有挑战的方法。具有真实和合成数据的模拟表明该方法是有效的，并记录了其在最近的高维匪徒文献中的几个基准测试中的出色性能。

可以将相当多的现实问题提出为决策问题，其中必须反复从一组替代方案中做出适当的选择。多次专家判断，无论是人为的还是人为的，都可以帮助做出正确的决定，尤其是在探索替代解决方案的昂贵时。由于专家意见可能会偏离，因此可以通过汇总独立判断来解决找到正确的替代方案的问题作为集体决策问题（CDM）。当前的最新方法集中于有效地找到最佳专家，因此如果所有专家均不合格或过于偏见，则表现不佳，从而可能破坏决策过程。在本文中，我们提出了一种基于上下文多臂匪徒问题（CMAB）的新算法方法，以识别和抵消这种偏见的专业知识。我们探索同质，异质和两极分化的专家小组，并表明这种方法能够有效利用集体专业知识，优于最先进的方法，尤其是当提供的专业知识质量降低时。我们的新型CMAB启发方法实现了更高的最终表现，并且在收敛的同时比以前的自适应算法更快。

估算随机实验的因果效应是临床研究的核心。降低这些分析中的统计不确定性是统计学家的重要目标。注册管理机构，事先审判和健康记录构成了对患者的历史数据汇编，其在可能是可利用至此的患者下的历史数据。但是，大多数历史借贷方法通过牺牲严格的I型错误率控制来达到方差的减少。在这里，我们建议使用利用线性协变调整的历史数据来提高试验分析的效率而不会产生偏见。具体而言，我们在历史数据上培训预后模型，然后使用线性回归估计治疗效果，同时调整试验受试者预测结果（其预后分数）。我们证明，在某些条件下，这种预后调整程序在大类估算仪中获得了最低差异。当不符合这些条件时，预后的协变量调整仍然比原始协变量调整更有效，并且效率的增益与上述预后模型的预测准确性的衡量标准成正比，与原始协变量的线性关系的预测准确性。我们展示了使用模拟的方法和阿尔茨海默病的临床试验的再分析，并观察平均平均误差的有意义减少和估计方差。最后，我们提供了一种简化的渐近方差公式，使得能够计算这些收益的功率计算。在使用预后模型的预后模型中，可以实现10％和30％的样品尺寸减少。

大多数在线平台都在努力从与用户的互动中学习，许多人从事探索：为了获取新信息而做出潜在的次优选择。我们研究探索与竞争之间的相互作用：这样的平台如何平衡学习探索和用户的竞争。在这里，用户扮演三个不同的角色：他们是产生收入的客户，他们是学习的数据来源，并且是自私的代理商，可以在竞争平台中进行选择。我们考虑了一种风格化的双重垄断模型，其中两家公司面临着相同的多军强盗问题。用户一一到达，并在两家公司之间进行选择，因此，只有在选择它的情况下，每个公司都在其强盗问题上取得进展。通过理论结果和数值模拟的混合，我们研究了竞争是否会激发更好的Bandit算法的采用，以及它是否导致用户增加福利。我们发现，Stark竞争会导致公司致力于导致低福利的“贪婪”强盗算法。但是，通过向公司提供一些“免费”用户来激励更好的探索策略并增加福利来削弱竞争。我们调查了削弱竞争的两个渠道：放松用户的理性并为一家公司带来首次推广优势。我们的发现与“竞争与创新”关系密切相关，并阐明了数字经济中的第一步优势。

We introduce a new setting, optimize-and-estimate structured bandits. Here, a policy must select a batch of arms, each characterized by its own context, that would allow it to both maximize reward and maintain an accurate (ideally unbiased) population estimate of the reward. This setting is inherent to many public and private sector applications and often requires handling delayed feedback, small data, and distribution shifts. We demonstrate its importance on real data from the United States Internal Revenue Service (IRS). The IRS performs yearly audits of the tax base. Two of its most important objectives are to identify suspected misreporting and to estimate the "tax gap" -- the global difference between the amount paid and true amount owed. Based on a unique collaboration with the IRS, we cast these two processes as a unified optimize-and-estimate structured bandit. We analyze optimize-and-estimate approaches to the IRS problem and propose a novel mechanism for unbiased population estimation that achieves rewards comparable to baseline approaches. This approach has the potential to improve audit efficacy, while maintaining policy-relevant estimates of the tax gap. This has important social consequences given that the current tax gap is estimated at nearly half a trillion dollars. We suggest that this problem setting is fertile ground for further research and we highlight its interesting challenges. The results of this and related research are currently being incorporated into the continual improvement of the IRS audit selection methods.

在潜在的强盗问题中，学习者可以访问奖励分布，并且 - 对于非平稳的变体 - 环境的过渡模型。奖励分布在手臂和未知的潜在状态下进行条件。目的是利用奖励历史来识别潜在状态，从而使未来的武器选择最佳。潜在的匪徒设置将自己适用于许多实际应用，例如推荐人和决策支持系统，其中丰富的数据允许在线学习的环境模型的离线估算仍然是关键组成部分。在这种情况下，以前的解决方案始终根据代理商对国家的信念选择最高的奖励组，而不是明确考虑信息收集臂的价值。这种信息收集的武器不一定会提供最高的奖励，因此永远不会选择始终选择最高奖励武器的代理商选择。在本文中，我们提出了一种潜在土匪信息收集的方法。鉴于特殊的奖励结构和过渡矩阵，我们表明，鉴于代理商对国家的信念，选择最好的手臂会产生更高的遗憾。此外，我们表明，通过仔细选择武器，我们可以改善对国家分布的估计，从而通过将来通过更好的手臂选择来降低累积后悔。我们在合成和现实世界数据集上评估了我们的方法，显示出对最新方法的遗憾显着改善。

在教育环境中进行随机实验提出了一个问题，即我们如何使用机器学习技术来改善教育干预措施。使用自适应实验中的汤普森采样（TS）（TS）等多臂匪徒（MAB）算法，即使在干预完成之前，也可以通过增加对最佳状态（ARM）的分配可能性来获得更好的结果的机会。这是比传统的A/B测试的优势，该测试可能会分配相等数量的学生为最佳和非最佳条件。问题是勘探探索权衡取舍。尽管自适应政策旨在收集足够的信息来分配更多的学生以可靠地提供更好的武器，但过去的工作表明，这可能还不够探索，无法就武器是否有所不同，得出可靠的结论。因此，在整个实验中提供额外的均匀随机（UR）探索是很有趣的。本文展示了一个真实的自适应实验，该实验是关于学生如何与教师每周的电子邮件提醒互动以建立时间管理习惯的。我们感兴趣的指标是打开电子邮件率，它跟踪由不同主题行的武器。这些是按照不同的分配算法传递的：ur，ts和我们确定为ts {\ dag} - 结合了TS和UR奖励以更新其先验者。我们强调了这些自适应算法的问题 - 在没有显着差异时可能会剥削手臂 - 并解决它们的原因和后果。未来的方向包括研究最佳臂的早期选择不是理想的情况以及自适应算法如何解决它们的情况。

This work shows how to leverage causal inference to understand the behavior of complex learning systems interacting with their environment and predict the consequences of changes to the system. Such predictions allow both humans and algorithms to select the changes that would have improved the system performance. This work is illustrated by experiments on the ad placement system associated with the Bing search engine.

在线学习通常需要探索以最大程度地提高长期奖励，但这是以短期“遗憾”为代价的。我们研究如何在多个小组之间分担这种探索成本。例如，在临床试验环境中，分配了亚最佳治疗的患者有效地产生了勘探成本。当患者根据种族或年龄与自然群体相关联时，自然要问任何单一群体所承担的探索成本是否“公平”。如此有动力，我们介绍了“分组”的强盗模型。我们利用公理讨价还价的理论，尤其是纳什议价解决方案，以形式化可能构成跨群体勘探成本的公平分裂的方式。一方面，我们表明，任何遗憾的政策都引起了最不公平的结果：此类政策将在可能的情况下传递最“处于弱势”的群体。更具建设性的方式，我们得出了最佳公平且同时享受“公平价格”的政策。我们通过对华法林剂量的上下文匪徒进行案例研究来说明我们的算法框架的相对优点，我们关注多个种族和年龄段的探索成本。

Monte Carlo Tree Search (MCTS) is a recently proposed search method that combines the precision of tree search with the generality of random sampling. It has received considerable interest due to its spectacular success in the difficult problem of computer Go, but has also proved beneficial in a range of other domains. This paper is a survey of the literature to date, intended to provide a snapshot of the state of the art after the first five years of MCTS research. We outline the core algorithm's derivation, impart some structure on the many variations and enhancements that have been proposed, and summarise the results from the key game and non-game domains to which MCTS methods have been applied. A number of open research questions indicate that the field is ripe for future work.

我们在这里采用贝叶斯非参数混合模型，以将多臂匪徒扩展到尤其是汤普森采样，以扩展到存在奖励模型不确定性的场景。在随机的多臂强盗中，播放臂的奖励是由未知分布产生的。奖励不确定性，即缺乏有关奖励生成分布的知识，引起了探索 - 开发权的权衡：强盗代理需要同时了解奖励分布的属性，并顺序决定下一步要采取哪种操作。在这项工作中，我们通过采用贝叶斯非参数高斯混合模型来进行奖励模型不确定性，将汤普森的抽样扩展到场景中，以进行灵活的奖励密度估计。提出的贝叶斯非参数混合物模型汤普森采样依次学习了奖励模型，该模型最能近似于真实但未知的每臂奖励分布，从而实现了成功的遗憾表现。我们基于基于后验分析的新颖的分析得出的，这是一种针对该方法的渐近遗憾。此外，我们从经验上评估了其在多样化和以前难以捉摸的匪徒环境中的性能，例如，在指数级的家族中，奖励不受异常值和不同的每臂奖励分布。我们表明，拟议的贝叶斯非参数汤普森取样优于表现，无论是平均累积的遗憾和遗憾的波动，最先进的替代方案。在存在强盗奖励模型不确定性的情况下，提出的方法很有价值，因为它避免了严格的逐案模型设计选择，但提供了重要的遗憾。

在强盗多个假设测试中，每个ARM对应于我们希望测试的不同NULL假设，并且目标是设计正确识别大型有趣的武器（真正发现）的自适应算法，同时仅错误地识别少数不感兴趣的武器（虚假的发现）。非强盗多测试中的一个常见度量是错误的发现速率（FDR）。我们为强盗FDR控制提出了一个统一的模块化框架，强调了探索和证据总结的解耦。我们利用了强大的鞅的“e-processage”概念，以确保在通用问题设置中进行任意复合空无效，探索规则和停止时间的FDR控制。特别地，即使臂的奖励分布可能是相关的，有效的FDR控制也可以依赖，可以同时查询多个臂，并且多个（协作或竞争）代理可以是查询臂，也可以是覆盖组合半强盗类型设置。在每次步骤中，每次ARM奖励分配是独立的，并且在每个步骤都会审议了每个ARM奖励分配的环境。我们的框架在这​​个特殊情况下恢复了匹配的样本复杂性保证，在实践中表现相对或更好。对于其他设置，示例复杂性将取决于问题的更精细的细节（正在测试的复合空，探索算法，数据依赖结构，停止规则），我们不会探索这些;我们的贡献是表明FDR保证对这些细节进行了干净，完全不可知。

我们考虑了一个特殊的匪徒问题的情况，即批处理匪徒，其中代理在一定时间段内观察批次的响应。与以前的工作不同，我们考虑了一个更实际相关的以批量学习为中心的情况。也就是说，我们提供了政策不足的遗憾分析，并为候选政策的遗憾展示了上和下限。我们的主要理论结果表明，批处理学习的影响是相对于在线行为的遗憾，批处理大小的多重因素。首先，我们研究了随机线性匪徒的两个设置：有限且无限多手臂的土匪。尽管两种设置的遗憾界限都是相同的，但前者的设置结果在温和的假设下保持。另外，我们为2臂匪徒问题作为重要见解提供了更强大的结果。最后，我们通过进行经验实验并反思最佳批量选择来证明理论结果的一致性。