如何将tensorflow_probability分布用于多维空间？

Question

我想用tensorflow创建一个多维高斯概率密度函数(假设是一个如下图所示的2D高斯)。

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对于1D来说，它就像一个护身符：

d = tfp.distributions.Normal(loc=5.0, scale=3.0)
x = d.prob(tf.range(0,10, dtype=tf.float32))

但是对于更高的维度，我在使用Normal或MultivariateNormalDiag分布时得到InvalidArgumentError: Incompatible shapes错误...我错过了什么？如何使用prob方法来输出多维张量上的概率密度函数？

Answer 1

如果我没理解错的话，你可以这样做：

mu = [0,0]
cov = [[1,0],
       [0,1]]
mv_normal = np.random.multivariate_normal(mu, cov, size=1000)
mv_normal_mean = np.mean(mv_normal , axis=0)
mv_normal_cov = np.cov(mv_normal , rowvar=0)
mv_normal_diag = np.diag(mv_normal_cov)
mv_normal_stddev = np.sqrt(mv_normal_diag)

mv_normal就像这样：

mv_normal
array([[-1.73476374,  0.17578855],
       [ 0.11866498, -0.66417069],
       [ 1.52000069, -1.3004096 ],
       ...,
       [-1.37625595, -0.46864374],
       [ 0.81659449,  0.70524036],
       [ 1.12183633,  0.14196896]])

mv_normal_mean和mv_normal_cov等在这里只是数组。它们将用于创建：

 mvn = tfd.MultivariateNormalDiag(
 loc=mv_normal_mean,
 scale_diag=mv_normal_stddev)

值可以如下所示：

mvn_mean
array([-0.03976356,  0.07387231])

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mv_normal_cov
array([[ 1.04138867, -0.00877481],
       [-0.00877481,  0.97736496]])

您可以使用等高线绘图进行绘图。

x1, x2 = np.meshgrid(mv_normal[:,0], mv_normal[:,1])
data = np.stack((x1.flatten(), x2.flatten()), axis=1)
prob = mvn.prob(data).numpy()
plt.figure(figsize = (12,9))
ax = plt.axes(projection='3d')
ax.plot_surface(x1, x2, prob.reshape(x1.shape), cmap = 'Blues')
plt.show()

这将产生如下结果：

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