論文の概要: Nonparametric Intensity Estimation for Covariate-Driven Poisson Processes Using Deep Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.03552v1
- Date: Mon, 02 Nov 2026 18:14:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-06 03:52:54.404918
- Title: Nonparametric Intensity Estimation for Covariate-Driven Poisson Processes Using Deep Learning
- Title(参考訳): ディープラーニングを用いた共変量駆動型ポアソンプロセスの非パラメトリック強度推定
- Abstract要約: ポアソン過程の強度関数の非パラメトリック最大推定について検討する。
我々はディープニューラルネットワーク(DNN)に基づくNPMLEの収束率を確立する。
また、Allen Brain Observatory Visual Coding Neuropixels Projectのデータを用いて刺激誘発神経スパイクの分析を行った。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.042970700836450486
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We consider nonparametric maximum likelihood estimation of the intensity function of a Poisson process, allowing the intensity to depend on observed covariates. Such models describe how event rates vary with external conditions, including conditions under which the intensity becomes arbitrarily small or vanishes. However, risk analysis based on the Kullback-Leibler (KL) divergence typically requires the true intensity to be bounded away from zero, a restrictive assumption in applications. We develop a unified approach that avoids this assumption and derive an oracle inequality for the covariate-averaged Hellinger distance between the true intensity and the nonparametric maximum likelihood estimator (NPMLE). As an application of the oracle inequality, we establish convergence rates for NPMLEs based on deep neural networks (DNNs). Our results show that, as in nonparametric regression, the ability of DNNs to capture underlying structure leads to improved convergence rates. Specifically, DNN-based NPMLEs mitigate the curse of dimensionality when the true intensity has a compositional structure and automatically adapt to a low-dimensional Riemannian manifold structure of the event space. For intensity functions with a compositional structure, DNN-based NPMLEs achieve nearly minimax-optimal convergence rates without explicitly incorporating this structure into the network architecture. Simulations demonstrate that DNN-based estimators outperform kernel estimators in most settings, while manifold kernels remain competitive in some designs. Finally, we analyze stimulus-evoked neural spiking using data from the Allen Brain Observatory Visual Coding Neuropixels project. DNN-based NPMLEs provide better out-of-sample performance than a conditional kernel estimator, as evaluated by held-out log-likelihood.
- Abstract(参考訳): ポアソン過程の強度関数の非パラメトリック最大推定は、観測された共変量に依存する。
このようなモデルは、強度が任意に小さくなったり消えたりする条件を含む、外部条件とイベントレートがどのように異なるかを記述する。
しかしながら、KL(Kulback-Leibler)の発散に基づくリスク解析は、一般に、アプリケーションにおいて制限的な仮定であるゼロから真の強度を逸脱する必要がある。
我々は、この仮定を回避し、真の強度と非パラメトリック最大度推定器(NPMLE)の間の平均ヘリンガー距離のオラクル不等式を導出する統一的なアプローチを開発する。
オラクルの不等式の適用として、ディープニューラルネットワーク(DNN)に基づくNPMLEの収束率を確立する。
その結果、非パラメトリック回帰と同様に、DNNが基盤構造を捕捉する能力は収束率を向上させることがわかった。
具体的には、DNNベースのNPMLEは、真の強度が組成構造を持つときの次元性の呪いを緩和し、事象空間の低次元リーマン多様体構造に自動的に適応する。
構成構造を持つ強度関数に対して、DNNベースのNPMLEは、ネットワークアーキテクチャにこの構造を明示的に組み込むことなく、ほぼ最小の最適収束率を達成する。
シミュレーションにより、DNNベースの推定器は、ほとんどの設定でカーネル推定器よりも優れており、一方、多様体のカーネルは、いくつかの設計において競争力を維持している。
最後に、Allen Brain Observatory Visual Coding Neuropixels Projectのデータを用いて刺激誘発神経スパイクを分析する。
DNNベースのNPMLEは、保留ログ類似度によって評価されるように、条件付きカーネル推定器よりもサンプル外性能が向上する。
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