Как вы сравниваете два гауссовских процесса?


14

Дивергенция Кульбака-Лейблера - это метрика для сравнения двух функций плотности вероятности, но какая метрика используется для сравнения двух ГП X и Y ?


d(X,Y)=E[supt|X(t)−Y(t)|]
— Дзен

@Zen: Если у вас есть время, мне интересно узнать больше об этой метрике расстояния.
— Нил Дж

Привет, Нил. Я не знаю много об этом. Пожалуйста, смотрите мой ответ ниже.
— Дзен

Ответы:


8

Заметим , что распределение гауссовских процессов является расширением многомерного гауссова для возможного бесконечного X . Таким образом, вы можете использовать KL-расхождение между распределениями вероятностей GP, интегрируя по R X :X→RXRX

DKL(P|Q)=∫RXlog⁡dPdQdP.

Вы можете использовать методы MC для численного приближения этой величины к дискретизированному путем многократной выборки процессов в соответствии с их распределением по GP. Я не знаю, достаточно ли хорошая скорость сходимости ...X

Заметим, что если конечно с | X | = n , то вы возвращаетесь к обычной дивергенции KL для многомерных нормальных распределений: D K L ( G P ( μ 1 , K 1 ) , G P ( μ 2 , K 2 ) ) = 1X|X|=n

DKL(GP(μ1,K1),GP(μ2,K2))=12(tr(K2−1K1)+(μ2−μ1)⊤K2−1(μ2−μ1)−n+log⁡|K2||K1|)

Как я могу рассчитать два средних (mu1 и mu2), которые вы упомянули. Или я должен взять их равными нулю, как обычно для гауссовского процесса?
— Марат Закиров

4

Помните, что если - гауссовский процесс со средней функцией m и ковариационной функцией K , то для любого t 1 , … , t k ∈ T случайный вектор ( X ( t 1 ) , … , X ( t k ) ) имеет многомерное нормальное распределение со средним вектором ( m ( t 1 ) , … , mX:T×Ω→RmKt1,…,tk∈T(X(t1),…,X(tk)) и ковариационной матрицы Σ = ( σ i j ) = ( K ( t i , t j ) ) , где мы использовали общее сокращение X ( t ) = X ( t ,(m(t1),…,m(tk))Σ=(σij)=(K(ti,tj)) .X(t)=X(t,⋅)

Каждая реализация является вещественной функцией, область является множество индексов T . Предположим, что T = [ 0 , 1 ] . Для двух гауссовских процессов X и Y одно общее расстояние между двумя реализациями X (X(⋅,ω)TT=[0,1]XY и Y (X(⋅,ω) является вир т ∈ [ 0 , 1 ] | X ( t , ω ) - Y ( t , ω ) | , Следовательно, кажется естественным определить расстояние между двумя процессами X и Y как d ( X , Y ) = EY(⋅,ω)supt∈[0,1]|X(t,ω)−Y(t,ω)|XY Я не знаю, существует ли аналитическое выражение для этого расстояния, но я считаю, что вы можете вычислить приближение Монте-Карло следующим образом. Зафиксируем некоторую точную сетку 0 ≤ t 1 < ⋯ < t k ≤ 1 и возьмем выборки ( x i 1 , … , x i k ) и ( y i 1 , … , y i k ) из нормальных случайных векторов ( X ( т 1 ,

d(X,Y)=E[supt∈[0,1]|X(t)−Y(t)|].(∗)
0≤t1<⋯<tk≤1(xi1,…,xik)(yi1,…,yik) и ( Y ( т 1 ) , ... , Y ( т к ) ) , соответственно, для я = 1 , ... , N . Приблизительно d ( X , Y ) на 1(X(t1),…,X(tk))(Y(t1),…,Y(tk))i=1,…,Nd(X,Y)
1N∑i=1Nmax1≤j≤k|xij−yij|.

Как вы выбираете из каждого вектора? Если вы выбираете только средние значения для каждого из врачей общей практики, вы не учитываете отклонения. В противном случае вам придется разработать последовательную технику выборки.
— Пушкарь

Это отличный ресурс: gaussianprocess.org/gpml/chapters
— Zen

Вы также можете прочитать все ответы на этот вопрос: stats.stackexchange.com/questions/30652/…
— Zen

Обратите внимание, что это не расстояние, так как d(X,X)≠0. As the KL compares two distributions and not two realisations, Zen's distance between two GPs should be defined as d(G1,G2)=EX∼G1,Y∼G2[supt|X(t)−Y(t)|], and we have that EX∼G,Y∼Gsupt|X(t)−Y(t)|>0 for non degenerated Gaussian process G.
— Emile

@Emile: how is it that d(X,X)≠0 using definition (∗)?
— Zen
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.