論文の概要: A General Theory for Kernel Packets: from state space model to compactly supported basis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.04022v4
- Date: Wed, 10 Apr 2024 07:24:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-11 18:45:39.181199
- Title: A General Theory for Kernel Packets: from state space model to compactly supported basis
- Title(参考訳): カーネルパケットの一般理論:状態空間モデルからコンパクト支持基底へ
- Authors: Liang Ding, Rui Tuo,
- Abstract要約: GP の $m$-dimensional SS モデルの定式化は、一般右 Kernel Packet (KP) として導入する概念と等価であることを示す。
KP は GP 予測時間を $mathcalO(log n)$ または $mathcalO(1)$ に改善し、GP の導関数やカーネル乗算を含むより広範なアプリケーションを可能にし、分散データに対して多次元加法および製品カーネルに一般化することができる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 16.235214685688227
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: It is well known that the state space (SS) model formulation of a Gaussian process (GP) can lower its training and prediction time both to $\CalO(n)$ for $n$ data points. We prove that an $m$-dimensional SS model formulation of GP is equivalent to a concept we introduce as the general right Kernel Packet (KP): a transformation for the GP covariance $K$ such that $\sum_{i=0}^{m}a_iD_t^{(j)}K(t,t_i)=0$ holds for any $t \leq t_1$, 0 $\leq j \leq m-1$, and $m+1$ consecutive points $t_i$, where ${D}_t^{(j)}f(t) $ denotes $j$-th derivative acting on $t$. We extend this idea to the backward SS model formulation, leading to the left KP for next $m$ consecutive points: $\sum_{i=0}^{m}b_i{D}_t^{(j)}K(t,t_{m+i})=0$ for any $t\geq t_{2m}$. By combining both left and right KPs, we can prove that a suitable linear combination of these covariance functions yields $m$ KP functions compactly supported on $(t_0,t_{2m})$. KPs improve GP prediction time to $\mathcal{O}(\log n)$ or $\mathcal{O}(1)$, enable broader applications including GP's derivatives and kernel multiplications, and can be generalized to multi-dimensional additive and product kernels for scattered data.
- Abstract(参考訳): 状態空間 (SS) がガウス過程 (GP) の定式化によってトレーニング時間と予測時間をともに$\CalO(n)$ for $n$ データポイントに短縮できることはよく知られている。
GP の $m$-次元 SS モデルの定式化は、一般右の Kernel Packet (KP): $\sum_{i=0}^{m}a_iD_t^{(j)}K(t,t_i)=0$ が任意の $t \leq t_1$, 0$\leq j \leq m-1$, and $m+1$ 連続点 $t_i$ に対して持つような GP 共分散 $K$ の変換で、${D}_t^{(j)}f(t) は $t$ に作用する $j$-番目の微分を表す。
このアイデアを後方 SS モデルの定式化に拡張し、次の$m$連続点に対して左 KP を導いた: $\sum_{i=0}^{m}b_i{D}_t^{(j)}K(t,t_{m+i})=0$ for any $t\geq t_{2m}$。
左右のKPを組合せることで、これらの共分散関数の適当な線型結合が$(t_0,t_{2m})$でコンパクトに支持される$m$KP関数を得ることを示すことができる。
KP は GP 予測時間を $\mathcal{O}(\log n)$ または $\mathcal{O}(1)$ に改善し、GP の微分やカーネル乗算を含むより広範なアプリケーションを可能にし、分散データに対して多次元加法および製品カーネルに一般化することができる。
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