Finding meaningful ways to determine the dependency between two random variables $\xi$ and $\zeta$ is a timeless statistical endeavor with vast practical relevance. In recent years, several concepts that aim to extend classical means (such as the Pearson correlation or rank-based coefficients like Spearman's $\rho$) to more general spaces have been introduced and popularized, a well-known example being the distance correlation. In this article, we propose and study an alternative framework for measuring statistical dependency, the transport dependency $\tau \ge 0$, which relies on the notion of optimal transport and is applicable in general Polish spaces. It can be estimated consistently via the corresponding empirical measure, is versatile and adaptable to various scenarios by proper choices of the cost function. Notably, statistical independence is characterized by $\tau = 0$, while large values of $\tau$ indicate highly regular relations between $\xi$ and $\zeta$. Indeed, for suitable base costs, $\tau$ is maximized if and only if $\zeta$ can be expressed as 1-Lipschitz function of $\xi$ or vice versa. Based on sharp upper bounds, we exploit this characterization and define three distinct dependency coefficients (a-c) with values in $[0, 1]$, each of which emphasizes different functional relations. These transport correlations attain the value $1$ if and only if $\zeta = \varphi(\xi)$, where $\varphi$ is a) a Lipschitz function, b) a measurable function, c) a multiple of an isometry. The properties of coefficient c) make it comparable to the distance correlation, while coefficient b) is a limit case of a) that was recently studied independently by Wiesel (2021). Numerical results suggest that the transport dependency is a robust quantity that efficiently discerns structure from noise in simple settings, often out-performing other commonly applied coefficients of dependency.


翻译:寻找有意义的方法来确定两个随机变量($\xxi美元和$\zeta美元)之间的依赖性。 在文章中, 我们提议并研究一个衡量统计依赖性的替代框架( 运输依赖$\ tau\ge 0. 0美元, 这取决于最佳运输的概念, 并且适用于波兰的空域。 近年来, 几个旨在将古典手段( 比如Pearson 相关系数或Spearman $\rho$等基于等级的系数)扩大到更普遍的空域的理念( 例如Pearson 相关系数或Spearman $\rho$等基于等级的系数) 已经引入并被普及, 而一个众所周知的隐性系数( $\ tau $ 和 $ 美元 ) 。 事实上, 对于合适的基值而言, 运输依赖 $\ tau 是一个最高值, 只有美元可以被表现为1- Lipitzi 美元, 相对值可以被持续估算到 美元 。 美元 美元 和 美元 美元 货币 的直径直值 。

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