
【计】 differentiable random function
在数学分析与概率论的交叉领域中,"可微随机函数"(Differentiable Stochastic Function)指同时具备可微性和随机性的函数对象。这类函数在机器学习和随机优化领域具有重要应用价值,其核心特征体现在以下两个维度:
数学定义:给定概率空间$(Omega, mathcal{F}, P)$,若函数$f_theta: mathbb{R}^n times Omega to mathbb{R}^m$满足对任意$omega in Omega$,映射$x mapsto f_theta(x,omega)$在定义域内连续可微,则称其为参数化的可微随机函数。其中$theta$表示可训练参数集。
核心特征:
在深度学习领域,这类函数常通过重参数化技巧实现,例如变分自编码器(VAE)中的隐变量生成过程可以表述为: $$ z = mu_theta + sigma_theta odot epsilon,quad epsilon sim mathcal{N}(0,I) $$ 其中$odot$表示逐元素乘法,该表达式既保持随机性又保持对参数$mu_theta,sigma_theta$的可微性。
权威参考文献可参阅《Deep Learning》第17章(Goodfellow et al., 2016)及《Stochastic Optimization》第4.2节(Kushner & Yin, 2003)。具体实现方法可参考TensorFlow Probability库的官方文档。
“可微随机函数”是数学与概率论中的一个复合概念,需从以下两个层面综合理解:
可微性描述函数在某点处的光滑程度,需满足两个条件:
例如,若函数 ( f(x) ) 在 ( x_0 ) 处可微,则其变化量可近似为线性形式: $$ f(x_0 + Delta x) - f(x_0) approx f'(x_0) cdot Delta x $$
随机函数指输出具有随机性的函数,通常与概率分布相关,例如:
结合上述两点,可微随机函数需满足:
示例:高斯过程的可微性取决于其协方差函数的平滑性。若协方差函数二阶可导,则该高斯过程的样本路径几乎处处可微。
可微随机函数既要求函数具备随机性(如依赖随机变量或服从特定分布),又要求其满足可微条件(路径光滑或统计意义上的可导)。实际应用中需根据具体场景判断其可微性类型(路径可微或均方可微)。
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