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DGP-LVM: Derivative Gaussian process latent variable models

delete2025-10-01
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OA
AI
S
Soham Mukherjee *
M
Manfred Claassen
P
Paul‐Christian Bürkner
DOI:10.1007/s11222-025-10644-4delete
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摘要

摘要

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我们提出了一种用于导数高斯过程潜变量模型(DGP-LVMs)的框架,该框架能够利用改进的导数协方差函数处理多维输出数据。这些改进考虑了底层数据生成过程的复杂性,例如缩放导数、多个输出维度间的信息差异以及输出间的相互作用。此外,我们的框架通过贝叶斯推断为每个潜变量样本提供不确定性估计。通过广泛的模拟实验,我们证明,由于我们提出的协方差函数改进,通过包含导数信息可以显著提高潜变量估计的准确性。这些发展源于一个具体的生物学研究问题,涉及从单细胞RNA(scRNA)测序数据中估计未观察到的细胞排序,以及其对应的导数信息,即RNA速度。由于RNA速度仅是精确导数信息的估计,导数协方差函数需要考虑潜在的尺度差异。在一个实际案例研究中,我们展示了DGP-LVMs在上述scRNA测序数据中的应用。尽管受到这一生物学问题的启发,我们的框架普遍适用于所有涉及导数信息的潜变量估计问题,而不受研究领域限制。
Keyword:
Gaussian processes
Single-cell RNA
Bayesian inference
Derivative GPs
Latent variables
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