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距离核MMD泛函的Wasserstein梯度流与分位数函数上的Cauchy问题

偏微分方程分析 2025-12-05 v4 机器学习

摘要

我们给出了最大均值差异(MMD)泛函 Fν:=MMDK2(,ν)\mathcal F_\nu := \text{MMD}_K^2(\cdot, \nu) 向实线上给定目标测度 ν\nu 的Wasserstein梯度流的完整描述,重点关注负距离核 K(x,y):=xyK(x,y) := -|x-y|。在一维情况下,Wasserstein-2空间可以等距嵌入到分位数函数的锥 C(0,1)L2(0,1)\mathcal C(0,1) \subset L_2(0,1) 中,从而通过 L2(0,1)L_2(0,1) 上相关Cauchy问题的解来刻画Wasserstein梯度流。基于在 L2(0,1)L_2(0,1) 上构建 Fν\mathcal F_\nu 的适当对应物及其次微分,我们给出了Cauchy问题的解。对于离散目标测度 ν\nu,这导致了分段线性解公式。我们证明了流在 C(0,1)\mathcal C(0,1) 子集上的不变性和平滑性质。对于某些 Fν\mathcal F_\nu-流,这意味着初始点测度瞬间变为绝对连续,并随时间保持该性质。最后,我们通过使用隐式Euler方案的多种数值示例展示了流的行为,该方案可通过二分算法轻松计算。对于连续目标 ν\nu,也可以使用显式Euler方案,尽管收敛性保证有限。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.07498,
  title  = {Wasserstein Gradient Flows of MMD Functionals with Distance Kernel and Cauchy Problems on Quantile Functions},
  author = {Richard Duong and Viktor Stein and Robert Beinert and Johannes Hertrich and Gabriele Steidl},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.07498},
  year   = {2025}
}

备注

We corrected the implicit scheme in our code and updated the plots. Also, a minor mistake in the def. (14) has been corrected. We thank the anonymous contributors for their valuable feedback, further improving the clarity of the paper. 47 pages, 23 figures, comments welcome!