计算机科学 > 信息论
[提交于 2025年8月24日
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标题: 随机信息几何:泊松网络中高斯场的弗雷歇均值的表征
标题: Stochastic Information Geometry: Characterization of Fréchet Means of Gaussian Fields in Poisson Networks
摘要: 我们通过将随机几何与信息几何相结合,开发了一个统一的框架,用于空间网络中的分布式推断、语义通信和探索——这一方向在以往文献中尚未被探索。 具体而言,我们在Fisher-Rao和2-Wasserstein几何下,研究了通过空间泊松点过程(PPP)索引的高斯分布场的估计和聚合问题。 我们推导了经验Fréchet均值的非渐近集中界和Palm偏差,从而量化了由空间随机性引起的几何不确定性。 基于这些结果,我们展示了在无线传感器网络中的应用,我们的框架提供了感知几何的聚合方法,能够降低不可靠传感器的影响,并严格表征随机部署下的估计误差。 此外,我们将理论扩展到语义通信,提出了通过PPP采样下Fréchet均值的失真界限保证语义保真的压缩协议。 最后,我们引入了\texttt{弗雷歇-UCB}算法,用于具有异方差高斯奖励的多臂老虎机问题。 该算法结合了上限置信区间与反映从动态Fréchet均值偏离的几何感知惩罚,并推导了利用几何结构的遗憾界限。 仿真验证了理论预测在无线传感器网络、语义压缩任务和老虎机环境中的有效性,突显了可扩展性、鲁棒性和改进的决策能力。 我们的结果为具有统计异质性的分布式系统中的几何感知推断、语义通信和探索提供了原则性的数学基础。
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