高斯过程的导数

机器算法验证 随机过程 高斯过程 衍生物
2022-02-05 02:43:59

我相信高斯过程(GP)的导数是另一个GP,所以我想知道GP导数的预测方程是否有闭式方程?特别是,我正在使用平方指数(也称为高斯)协方差核,并想知道如何预测高斯过程的导数。

2个回答

简短的回答:是的,如果您的高斯过程 (GP) 是可微的,那么它的导数又是一个 GP。它可以像任何其他 GP 一样处理,您可以计算预测分布。

但是自从有了全科医生G及其衍生物G密切相关,您可以从另一个推断出其中一个的属性。

  1. 的存在G

具有协方差函数的零均值 GPK是可微的(均方)如果K(x1,x2)=2Kx1x2(x1,x2)存在。在这种情况下,协方差函数G等于K. 如果过程不是零均值,则均值函数也需要是可微的。在这种情况下,平均函数G是平均函数的导数G.

(有关更多详细信息,请查看 A. Papoulis “概率、随机变量和随机过程”的附录 10A)

由于高斯指数核可以任意阶微分,所以这对您来说没问题。

  1. 预测分布G

如果您只想以观察为条件,这很简单G:如果你能计算出各自的导数,你就知道均值和协方差函数,这样你就可以用与任何其他 GP 相同的方式对其进行推断。

但您也可以导出预测分布G根据观察G. 你通过计算后验来做到这一点G以标准方式给出您的观察结果,然后将 1. 应用于后验过程的协方差和均值函数。

反过来,这也以相同的方式起作用,即您以观察为条件G推断的后验G. 在这种情况下,协方差函数G由积分给出K并且可能很难计算,但逻辑实际上是相同的。

这是。参见拉斯穆森和威廉姆斯第 9.4 节此外,一些作者强烈反对平方指数 kenrnel - 它太平滑了。