Gaussian process ($GP$) regression is a widely used non-parametric modeling tool, but its cubic complexity in the training size limits its use on massive data sets. A practical remedy is to predict using only the nearest neighbours of each test point, as in Nearest Neighbour Gaussian Process ($NNGP$) regression for geospatial problems and the related scalable $GPnn$ method for more general machine-learning applications. Despite their strong empirical performance, the large-$n$ theory of $NNGP/GPnn$ remains incomplete. We develop a theoretical framework for $NNGP$ and $GPnn$ regression. Under mild regularity assumptions, we derive almost sure pointwise limits for three key predictive criteria: mean squared error ($MSE$), calibration coefficient ($CAL$), and negative log-likelihood ($NLL$). We then study the $L_2$-risk, prove universal consistency, and show that the risk attains Stone's minimax rate $n^{-2α/(2p+d)}$, where $α$ and $p$ capture regularity of the regression problem. We also prove uniform convergence of $MSE$ over compact hyper-parameter sets and show that its derivatives with respect to lengthscale, kernel scale, and noise variance vanish asymptotically, with explicit rates. This explains the observed robustness of $GPnn$ to hyper-parameter tuning. These results provide a rigorous statistical foundation for $NNGP/GPnn$ as a highly scalable and principled alternative to full $GP$ models.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Processing 是一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境(IDE)的名称。Processing 在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础,并运用于大量的新媒体和互动艺术作品中。
【NeurIPS2020-北大】非凸优化裁剪算法的改进分析
专知会员服务
29+阅读 · 2020年10月11日
最新《高斯过程回归简明教程》,19页pdf
专知会员服务
73+阅读 · 2020年9月30日
【经典书】机器学习高斯过程,266页pdf
专知会员服务
235+阅读 · 2020年5月2日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
【NeurIPS 2020】核基渐进蒸馏加法器神经网络
专知
13+阅读 · 2020年10月19日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
国家自然科学基金
14+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 3月16日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
12+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
6+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关基金
国家自然科学基金
14+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员