The multivariate Hawkes process is a past-dependent point process used to model the relationship of event occurrences between different phenomena.Although the Hawkes process was originally introduced to describe excitation interactions, which means that one event increases the chances of another occurring, there has been a growing interest in modelling the opposite effect, known as inhibition.In this paper, we focus on how to infer the parameters of a multidimensional exponential Hawkes process with both excitation and inhibition effects. Our first result is to prove the identifiability of this model under a few sufficient assumptions. Then we propose a maximum likelihood approach to estimate the interaction functions, which is, to the best of our knowledge, the first exact inference procedure in the frequentist framework.Our method includes a variable selection step in order to recover the support of interactions and therefore to infer the connectivity graph.A benefit of our method is to provide an explicit computation of the log-likelihood, which enables in addition to perform a goodness-of-fit test for assessing the quality of estimations.We compare our method to standard approaches, which were developed in the linear framework and are not specifically designed for handling inhibiting effects.We show that the proposed estimator performs better on synthetic data than alternative approaches. We also illustrate the application of our procedure to a neuronal activity dataset, which highlights the presence of both exciting and inhibiting effects between neurons.


翻译:多变量霍克斯进程是用来模拟不同现象之间事件发生关系的一个过去依赖的点进程。 虽然霍克斯进程最初是用来描述刺激性互动的,这意味着一个事件增加了另一个事件发生的机会,但人们越来越有兴趣模拟相反的效果,称为抑制性。 在本文中,我们注重如何推断具有推理和抑制效应的多维指数性霍克斯进程的参数。我们的第一个结果是在几个充分的假设下证明这一模型的可识别性。然后我们提出一种最有可能估计互动功能的方法,根据我们的知识,这是经常现象框架中第一个确切的推论程序。我们的方法包括一个变量选择步骤,以恢复互动支持,从而推断连接性图。我们方法的一个好处是,对日志相似性进行明确的计算,从而能够对估算质量进行一个良好和适当的测试。我们比较了我们的方法,这是在线性框架中开发的标准方法,是经常现象框架中的第一个精确推论程序。我们的方法包括一个变量选择步骤,以恢复对互动的支持,从而推算连接性图。我们的方法的优点是清晰地计算出一种数据的精确度,这是我们所拟的稳妥的方法,我们所选择的方法是用来测量的神经特征的特征,而不是测量活动。

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