We study the classical problem of recovering a multidimensional source signal from observations of nonlinear mixtures of this signal. We show that this recovery is possible (up to a permutation and monotone scaling of the source's original component signals) if the mixture is due to a sufficiently differentiable and invertible but otherwise arbitrarily nonlinear function and the component signals of the source are statistically independent with 'non-degenerate' second-order statistics. The latter assumption requires the source signal to meet one of three regularity conditions which essentially ensure that the source is sufficiently far away from the non-recoverable extremes of being deterministic or constant in time. These assumptions, which cover many popular time series models and stochastic processes, allow us to reformulate the initial problem of nonlinear blind source separation as a simple-to-state problem of optimisation-based function approximation. We propose to solve this approximation problem by minimizing a novel type of objective function that efficiently quantifies the mutual statistical dependence between multiple stochastic processes via cumulant-like statistics. This yields a scalable and direct new method for nonlinear Independent Component Analysis with widely applicable theoretical guarantees and for which our experiments indicate good performance.


翻译:我们研究了从非线性混合物观测到该信号的非线性混合物中恢复一个多层面源信号的典型问题。我们表明,如果该混合物是由于一个充分不同和不可逆但以其它方式任意的非线性函数造成的,并且源的元件信号在统计上与“非离子性”第二阶级统计是独立的,那么这种典型问题就是一个典型问题。后一种假设要求源信号满足三个常规性条件中的一个,这些条件基本上确保源离确定性或恒定性不可恢复的极端足够远。这些假设涉及许多流行的时间序列模型和随机过程,使我们能够重新界定非线性盲源分离的初始问题,作为基于选择性函数的简单到状态问题。我们提议通过尽可能减少一种新的客观功能来解决这一近似问题,通过累积性统计数据来有效地量化多种随机性进程之间的相互统计依赖性。这样可以产生一种可缩放和直接的新方法,用以保证我们应用的非线性磁性分析的理论性实验。

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