Multivariate Hawkes processes are temporal point processes extensively applied to model event data with dependence on past occurrences and interaction phenomena. In the generalised nonlinear model, positive and negative interactions between the components of the process are allowed, therefore accounting for so-called excitation and inhibition effects. In the nonparametric setting, learning the temporal dependence structure of Hawkes processes is often a computationally expensive task, all the more with Bayesian estimation methods. In general, the posterior distribution in the nonlinear Hawkes model is non-conjugate and doubly intractable. Moreover, existing Monte-Carlo Markov Chain methods are often slow and not scalable to high-dimensional processes in practice. Recently, efficient algorithms targeting a mean-field variational approximation of the posterior distribution have been proposed. In this work, we unify existing variational Bayes inference approaches under a general framework, that we theoretically analyse under easily verifiable conditions on the prior, the variational class, and the model. We notably apply our theory to a novel spike-and-slab variational class, that can induce sparsity through the connectivity graph parameter of the multivariate Hawkes model. Then, in the context of the popular sigmoid Hawkes model, we leverage existing data augmentation technique and design adaptive and sparsity-inducing mean-field variational methods. In particular, we propose a two-step algorithm based on a thresholding heuristic to select the graph parameter. Through an extensive set of numerical simulations, we demonstrate that our approach enjoys several benefits: it is computationally efficient, can reduce the dimensionality of the problem by selecting the graph parameter, and is able to adapt to the smoothness of the underlying parameter.


翻译:多式霍克斯进程是广泛用于模型事件数据的时点进程,依赖过去发生的情况和互动现象。在一般的非线性非线性模型中,允许流程各组成部分之间的正和负相互作用,从而计算所谓的刺激和抑制效应。在非对称设置中,学习霍克斯进程的时间依赖结构往往是计算成本很高的任务,贝叶斯估算方法尤其如此。一般而言,非线性霍克斯模型的后端分布不易调和,而且难于解决。此外,现有的蒙特-卡尔洛·马尔科夫链条方法往往缓慢,而且无法对实践中的高维进程进行伸缩。最近,提出了针对后端分布的平均值和抑制效应的有效算法。在这项工作中,我们统一了现有的变频湾引力结构,我们从理论上分析了先前、变异类和模型的易核实条件。我们把理论应用到新颖的精度、升和累变变等的变法类中,这能通过多维度的轨化法,通过多式设计工具的连通性图解算法推理,我们当前的变化工具的基底底线性变变变的内,我们的工具变码变数的变数的变数的内基变数的内基的内基底基图图,我们变数的变数的变数的变数的变数。

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