We introduce kernel thinning, a new procedure for compressing a distribution $\mathbb{P}$ more effectively than i.i.d. sampling or standard thinning. Given a suitable reproducing kernel $\mathbf{k}$ and $\mathcal{O}(n^2)$ time, kernel thinning compresses an $n$-point approximation to $\mathbb{P}$ into a $\sqrt{n}$-point approximation with comparable worst-case integration error across the associated reproducing kernel Hilbert space. With high probability, the maximum discrepancy in integration error is $\mathcal{O}_d(n^{-\frac{1}{2}}\sqrt{\log n})$ for compactly supported $\mathbb{P}$ and $\mathcal{O}_d(n^{-\frac{1}{2}} \sqrt{(\log n)^{d+1}\log\log n})$ for sub-exponential $\mathbb{P}$ on $\mathbb{R}^d$. In contrast, an equal-sized i.i.d. sample from $\mathbb{P}$ suffers $\Omega(n^{-\frac14})$ integration error. Our sub-exponential guarantees resemble the classical quasi-Monte Carlo error rates for uniform $\mathbb{P}$ on $[0,1]^d$ but apply to general distributions on $\mathbb{R}^d$ and a wide range of common kernels. We use our results to derive explicit non-asymptotic maximum mean discrepancy bounds for Gaussian, Mat\'ern, and B-spline kernels and present two vignettes illustrating the practical benefits of kernel thinning over i.i.d. sampling and standard Markov chain Monte Carlo thinning, in dimensions $d=2$ through $100$.


翻译:我们引入了内核薄度, 一种比i.d. 取样或标准薄度更能有效压缩发行量${mathb{P}${mathb{k} 美元的新程序。 如果适合复制内核 $\mathbf{k} 美元和$\mathcal{O} (n%2) 时间, 内核稀薄压缩压缩到$\mathb{P} 美元(n)\\\\ mark{n} 美元近似, 且相关再生成的Hilbert空间出现类似最坏的内核整合错误 。 极有可能, 整合错误的最大差异是 $mathcal{(n\\\mabfr{k} 美元), 用于 美元(n_maxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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