We investigate the connections between sparse approximation methods for making kernel methods and Gaussian processes (GPs) scalable to large-scale data, focusing on the Nystr\"om method and the Sparse Variational Gaussian Processes (SVGP). While sparse approximation methods for GPs and kernel methods share some algebraic similarities, the literature lacks a deep understanding of how and why they are related. This may pose an obstacle to the communications between the GP and kernel communities, making it difficult to transfer results from one side to the other. Our motivation is to remove this obstacle, by clarifying the connections between the sparse approximations for GPs and kernel methods. In this work, we study the two popular approaches, the Nystr\"om and SVGP approximations, in the context of a regression problem, and establish various connections and equivalences between them. In particular, we provide an RKHS interpretation of the SVGP approximation, and show that the Evidence Lower Bound of the SVGP contains the objective function of the Nystr\"om approximation, revealing the origin of the algebraic equivalence between the two approaches. We also study recently established convergence results for the SVGP and how they are related to the approximation quality of the Nystr\"om method.


翻译:我们调查了使内核法与高森进程(GPs)可扩缩到大规模数据的粗略近似方法与高森进程(GPs)之间的关联,重点是Nystr\"om"方法和SVGP 松散变异性高核进程(SVGP)之间的关联。虽然GPs和内核方法(SVGP)的稀疏近近近似方法有某些代数相似性,但文献却缺乏对两者之间联系及其原因的深刻理解。这可能阻碍GP和内核社区之间的沟通,使得很难将结果从一方转移到另一方。我们的动机是消除这一障碍,澄清GPs和内核方法的稀疏近似近似性方法(SVGPs)之间的关联性联系。在这项工作中,我们研究了两种受欢迎的方法(Nystr\'om和SVGPs近似性方法),在回归问题中建立了各种联系和等同性关系。特别是,我们提供了对SVGPs的RHS的近似性解释,并表明SVsurgsstring Burgsing the the the regal orgalal practal ormal the the requilevental) 和我们最近研究的两种方法是如何相联结。

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