统计学 > 机器学习
[提交于 2022年5月6日
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标题: 从间接观测学习图模型的结构
标题: Structure Learning in Graphical Models from Indirect Observations
摘要: 本文考虑了使用参数方法和非参数方法学习一个$p$维随机向量$X \in R^p$的图形结构的问题。与之前直接观测$x$的工作不同,我们研究了一种间接观测场景,即通过传感矩阵$A \in R^{d\times p}$收集样本$y$,并受到一些加性噪声$w$的污染,即$Y = AX + W$。 对于参数化方法,我们假设$X$服从高斯分布,即$x\in R^p\sim N(\mu, \Sigma)$和$\Sigma \in R^{p\times p}$。 我们首次证明,在不定感知系统 ($d < p$) 下,可以使用不足的样本数 ($n < p$) 正确恢复正确的图形结构。 特别是,我们证明了对于精确恢复,需要维度$d = \Omega(p^{0.8})$和样本数量$n = \Omega(p^{0.8}\log^3 p)$。 对于非参数方法,我们假设$X$的分布是非正态分布而不是高斯分布。 在温和的条件下,我们证明了我们的图结构估计器可以得到正确的结构。 我们得出最小样本数$n$和维数$d$分别为$n\gtrsim (deg)^4 \log^4 n$和$d \gtrsim p + (deg\cdot\log(d-p))^{\beta/4}$,其中 deg 是图形模型中的最大马尔可夫毯,$\beta > 0$是某个固定正值常数。 此外,我们得到了从间接观测和不精确的噪声分布知识中推导出的$X$的CDF估计误差的非渐近一致界。 据我们所知,这是首次推导出该界,并可能具有独立的兴趣。 针对真实数据和合成数据的数值实验验证了理论结果。
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