Kernel Quantile Embeddings and Associated Probability Metrics

2025年05月26日
  • 简介
    将概率分布嵌入到再生核希尔伯特空间(RKHS)中,使得诸如最大均值差异(MMD)等强大的非参数方法成为可能。MMD 是一种具有强大理论和计算特性的统计距离。其核心思想是利用核均值嵌入,将分布表示为 RKHS 中的均值函数。然而,尚不清楚均值函数是否是分布的唯一有意义的 RKHS 表示形式。 受广义分位数的启发,我们引入了核分位数嵌入(KQEs)的概念。然后,我们利用 KQEs 构造了一类距离度量,这些距离具有以下特性:(i) 在比 MMD 更弱的核条件下,它们仍然是概率度量;(ii) 能够恢复切片 Wasserstein 距离的核化形式;(iii) 可以以接近线性的成本高效估计。 通过假设检验,我们证明这些距离为 MMD 及其快速近似提供了一个有竞争力的替代方案。
  • 图表
  • 解决问题
    该论文试图解决如何更全面地表示和比较概率分布的问题。具体来说,它探讨了是否可以通过超越传统的核均值嵌入(MMD的核心),找到新的RKHS表示方法来衡量分布间的距离。这是一个具有一定创新性的问题,因为尽管MMD已被广泛研究,但其表示形式的局限性尚未被充分探索。
  • 关键思路
    论文引入了核量化嵌入(KQEs)的概念,这是一种受广义分位数启发的新表示方法。与传统的核均值嵌入不同,KQEs能够构建一系列新的距离度量,这些度量在较弱的核条件下仍然有效,并且可以恢复核化的切片Wasserstein距离。这一思路的创新点在于扩展了RKHS中概率分布的表示形式,从而提供了比MMD更具灵活性的距离度量。
  • 其它亮点
    论文展示了基于KQEs的距离度量在假设检验任务中的竞争力,并证明了它们可以以接近线性的计算成本高效估计。实验部分设计了多个对比实验,验证了新方法相对于MMD及其快速近似版本的优势。虽然论文未明确提及数据集或开源代码,但其理论框架为未来的研究提供了清晰的方向,例如探索更多实际应用场景以及优化计算效率。
  • 相关研究
    近期相关研究包括:1) 切片Wasserstein距离及其核化变体的研究,如《Sliced Wasserstein Kernels for Probability Distributions》;2) 核均值嵌入的改进与应用,如《Fast Two-Sample Testing with Analytic Representations of Probability Measures》;3) 非参数统计测试中的高效算法开发,如《Learning Deep Kernels for Non-Parametric Two-Sample Tests》。此外,《On the Expressiveness of Kernel Mean Embeddings》等论文也讨论了核均值嵌入的表达能力限制,为本研究提供了理论背景。
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