The framework of optimal transport has been leveraged to extend the notion of rank to the multivariate setting while preserving desirable properties of the resulting goodness of-fit (GoF) statistics. In particular, the rank energy (RE) and rank maximum mean discrepancy (RMMD) are distribution-free under the null, exhibit high power in statistical testing, and are robust to outliers. In this paper, we point to and alleviate some of the practical shortcomings of these proposed GoF statistics, namely their high computational cost, high statistical sample complexity, and lack of differentiability with respect to the data. We show that all these practically important issues are addressed by considering entropy-regularized optimal transport maps in place of the rank map, which we refer to as the soft rank. We consequently propose two new statistics, the soft rank energy (sRE) and soft rank maximum mean discrepancy (sRMMD), which exhibit several desirable properties. Given $n$ sample data points, we provide non-asymptotic convergence rates for the sample estimate of the entropic transport map to its population version that are essentially of the order $n^{-1/2}$. This compares favorably to non-regularized estimates, which typically suffer from the curse-of-dimensionality and converge at rate that is exponential in the data dimension. We leverage this fast convergence rate to demonstrate the sample estimate of the proposed statistics converge rapidly to their population versions, enabling efficient rank-based GoF statistical computation, even in high dimensions. Our statistics are differentiable and amenable to popular machine learning frameworks that rely on gradient methods. We leverage these properties towards showcasing the utility of the proposed statistics for generative modeling on two important problems: image generation and generating valid knockoffs for controlled feature selection.


翻译:最佳运输框架已被利用,将排名概念扩大到多变范围设置,同时保留由此产生的优质(GOF)统计数据的适当性能。特别是,排名能源(RE)和排名最高平均差异(RMMD)在无效状态下是无分配的,在统计测试中显示高功率,并且对外值是强健的。在本文中,我们指出并减轻了这些拟议GOF统计数据的一些实际缺陷,即高计算成本、高统计抽样复杂性和数据方面缺乏差异性能。我们表明,所有这些实际重要问题都得到了解决,方法是考虑将最优运输框架纳入正统性(RMMD),取代我们称之为软等级图。我们因此提出了两个新的统计数据,软级能源(sRE)和软级最高平均平均差异(sRMMD),这显示出一些可取的特性。鉴于美元抽样数据点,我们为对百变价运输地图的抽样估计提供了非令人厌恶的一致率。我们提出的最低一级(n ⁇ -1/2}人口版本,我们提出的所有实际重要问题都是通过超常值最佳的稳性的最佳运输框架来加以解决。我们所呈现的快速的快速比率比率比率的快速比率数据。我们所呈现的快速比率比率的快速的快速比率,在快速比率中,在快速的汇率上显示的增长率的增长率的增长率的汇率的汇率和快速生成的汇率数据生成的生成的汇率的汇率,在快速递增增压。

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