高斯过程(Gaussian Process, GP)是一种非参数贝叶斯方法,常用于回归和分类问题。它通过定义数据点之间的协方差函数(核函数)来模拟数据的不确定性。高斯过程模型的核心在于核函数的选择,不同的核函数可以捕捉数据的不同特征,如平滑性、周期性等。
高斯过程分类器(GPC)是一种基于拉普拉斯近似的分类方法。它通过最大化边际似然来估计模型参数,从而实现对新样本的分类。拉普拉斯近似是一种近似贝叶斯推断方法,它通过在后验分布的对数似然函数上加上一个二次项来近似后验分布,从而简化计算。
高斯过程回归器(GPR)是一种基于核函数的回归方法。它通过最小化预测误差的平方和来估计模型参数,从而实现对新样本的预测。GPR可以提供预测的不确定性估计,这在许多实际应用中非常有用。
核函数是高斯过程模型中的核心组件,它定义了数据点之间的相似性。以下是一些常用的核函数及其特点:
# 复合核函数,由多个核函数组合而成
kernels.CompoundKernel
# 常数核函数,所有数据点之间的相似性都是相同的
kernels.ConstantKernel
# 点积核函数,计算数据点之间的点积
kernels.DotProduct
# 指数正弦平方核函数,适用于具有周期性的数据
kernels.ExpSineSquared
# 指数化核函数,将一个基础核函数与一个标量参数结合
kernels.Exponentiation
# 核函数超参数,用于指定核函数的参数形式
kernels.Hyperparameter
# 核函数基类,所有核函数都继承自此类
kernels.Kernel
# 马特恩核函数,适用于捕捉数据的平滑性
kernels.Matern
# 配对核函数,用于将核函数应用于成对的数据点
kernels.PairwiseKernel
# 乘积核函数,将两个核函数结合
kernels.Product
# 径向基函数核(RBF),也称为平方指数核
kernels.RBF
# 有理二次核函数,适用于捕捉数据的平滑性和周期性
kernels.RationalQuadratic
# 求和核函数,将两个核函数相加
kernels.Sum
# 白噪声核函数,用于模拟数据中的噪声
kernels.WhiteKernel