Оценивание дискретных распределений при дополнительных ограничениях на вероятности некоторых событий (виртуальный семинар)

Материал из MachineLearning.

Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Общая постановка задачи

Задача состоит в восстановлении дискретной функции плотности вероятности f(\omega_t) (где \omega_t - элементарные исходы, зависящие от времени t \in [0, T], T < \infty, \omega_t = ( \delta_D(t-t^{(1)}_1)) * 1 + \delta_D(t-t^{(1)}_2)) * 1 + ... , \delta_D(t-t^{(2)}_1)) * 1 + \delta_D(t-t^{(2)}_2)) * 1 + ... , ) \in ( (0|1) , (0|1) , ..., (0|1) ), где \delta_D(.) - дельта-функция Дирака. То есть, проще говоря, события разного вида j происходят в случайные моменты времени t^{(j)}_k) ) при условии, что заданы условия на P(\omega_{A_i}) = X_{A_i} (где \omega_{A_i} - суперпозиция финальных исходов (интегрированных по времени: \omega = \int_{0}^{T} {w_t dt} = (i_1, ...,i_D);\; i_k \in Z_{0,+} \; ( k=1,D ))), P(.) - функция распределения вероятностей, X_{A_i} - заданные вероятности, i = 1,...,K).

Эмпирические частоты для \omega_t заданы.

В качестве функционала качества предлагается использовать: q(Pr^*)=(1/n  \sum_ {X \in \Omega_X} {Pr\{ X \} / Pr^*\{ X \} } - 1)^2, где Pr^* - оценки на вероятности исходов, которые строятся из элементарных исходов интегрированием по времени и суперпозицией получившихся исходов; сумма берется по полному набору исходов (n - полное число исходов в \Omega_X), Pr\{ X \} - истинные значения вероятностей.

Частная постановка задачи

В частном случае: D=2, P(\omega_{A_1}) = \sum_{i>j; i,j \in Z_{0,+}} {Pr\{(i,j)\}} = Q_1, \; P(\omega_{A_2}) = \sum_{i<j; i,j \in Z_{0,+}} {Pr\{(i,j)\}} = Q_2, \; P(\omega_{A_3}) = \sum_{i+j \le T; i,j \in Z_{0,+}} {Pr\{(i,j)\}} = Q_3

В качестве функционала качества можно принять среднее среди функционалов качества для интегральных по времени исходов для деления всего времени на M одинаковых интервалов: q(Pr^*)= 1/M \sum_{l=1,M}(1/n_l  \sum_ {X_l \in \Omega_{X_l}} {Pr_l\{ X \} / Pr_l^*\{ X_l \} } - 1)^2, где X_l = \int_{M/T*(l-1) + \delta_+}^{M/T * l} { (  \omega^(1)_t }, \omega^(2)_t ) dt } (\delta_+ - положительное бесконечно малое число введено, чтобы не учитывать два раза события на границе интервала). Для M=2 и D=2 множество X_l превращается в множество типа (i_1,j_1), а множество функции плотности вероятности для двух интервалов превращается в ((i_1,j_1),(i_2,j_2)), где (i_1,j_1) - количества событий типа i и j, соответственно, которые произошли в интервале [0,T].

Известны результаты реализации этого случайного процесса, из которых можно построить эмпирическую плотность распределения f*(\omega_t).

Проблема выбора функции и параметризации для маргинальных плотностей (декомпозиция) и подгонка совместной плотности для удовлетворения связям (обратная композиция)

Проблемы:

  • допустимость перехода к маргинальных плотностям;
  • выбор класса функции плотности вероятностей;
  • выбор метода оценки параметров. Хорош ли метод максимального правдоподобия для оценки параметров функции плотности распределения, если при оценивании используются только интегральные по времени величины (интегральные эмпирическая функция и интегральная функция распределения вероятностей)).
  • метод подгонки совместной плотности для удовлетворения связям. (1) Для случая одного интервала разбиения: \min_{[ Pr**\{(i,j)\}; \lambda_k ; \sum_{i,j=0,N} {Pr**\{(i,j)\} < 1]}}{\; \; \sum_{i,j = 0,N} {( (Pr_i*\{(i)\} \, Pr_j*\{(j)\}) - Pr**\{(i,j)}\} ) ^2 + \sum_{k=1,3} { \lambda_k \, ( Pr*\{\omega_{A_k}\} - Q_k)} } , Pr**\{(i,j)\} = \int_{0}^{T}{f**(\omega_t) dt}. (2) Для случая двух интервалов разбиения: \min_{[ Pr**\{((i_1,j_1),(i_2,j_2))\}; \lambda_k ; \sum_{i1,j1,i2,j2=0,N} {Pr**\{((i1,j1),(i2,j2))\}} < 1 ]}{\; \; \sum_{i1,i2,j1,j2 = 0,N} {( (Pr_{i_1}*\{(i_1)\} \, Pr_{j_1}*\{(j_1)\} \, Pr_{i_2}*\{(i_2)\} \, Pr_{j_2}*\{(j_2)\}) - Pr**\{((i_1,j_1),(i_2,j_2))}\} ) ^2 + \sum_{k=1,3} { \lambda_k \, ( Pr*\{\omega_{A_k}\} - Q_k)} } .
    1. статистические свойства метода подгонки;
    2. возможность введения в квадратичное выражение констант C_{i,j}, зависящих от эмпирических данных.
  • статистические свойства и свойства функционала качества итоговой оценки плотности.

Сглаживание и подгонка совместной плотности (без декомпозии к маргинальны плотностям)

Ссылки

Литература

Личные инструменты