We present a comparison between various algorithms of inference of covariance and precision matrices in small datasets of real vectors, of the typical length and dimension of human brain activity time series retrieved by functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). Assuming a Gaussian model underlying the neural activity, the problem consists in denoising the empirically observed matrices in order to obtain a better estimator of the true precision and covariance matrices. We consider several standard noise-cleaning algorithms and compare them on two types of datasets. The first type are time series of fMRI brain activity of human subjects at rest. The second type are synthetic time series sampled from a generative Gaussian model of which we can vary the fraction of dimensions per sample q = N/T and the strength of off-diagonal correlations. The reliability of each algorithm is assessed in terms of test-set likelihood and, in the case of synthetic data, of the distance from the true precision matrix. We observe that the so called Optimal Rotationally Invariant Estimator, based on Random Matrix Theory, leads to a significantly lower distance from the true precision matrix in synthetic data, and higher test likelihood in natural fMRI data. We propose a variant of the Optimal Rotationally Invariant Estimator in which one of its parameters is optimised by cross-validation. In the severe undersampling regime (large q) typical of fMRI series, it outperforms all the other estimators. We furthermore propose a simple algorithm based on an iterative likelihood gradient ascent, providing an accurate estimation for weakly correlated datasets.


翻译:我们比较了在真实矢量的小型数据集中的共变和精密矩阵的各种算法,这是由功能磁共振成像(fMRI)检索的人类大脑活动时间序列的典型长度和尺寸。假设神经活动背后的高斯模型,问题在于对经验观测的矩阵进行拆分,以便获得对真实精确度和共变矩阵的更好的估计。我们考虑了若干标准的噪声清除算法,并在两种数据集中进行比较。第一种类型是休息时的FMRI人类主体大脑活动的时间序列。第二种类型是合成时间序列,取自一个基因化的戈斯模型,其中我们可以改变每个样本的尺寸的分数 q = N/ T 和 离异性相关性的强度。每种算法的可靠性是通过测试概率的可能性来评估的,在合成数据中,从真实精度矩阵中,我们观察到一个叫做最优化的罗氏质变异性模型,从一个远的精确度模型中提出一个更精确的精确性模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
85+阅读 · 2021年12月9日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员