Series of univariate distributions indexed by equally spaced time points are ubiquitous in applications and their analysis constitutes one of the challenges of the emerging field of distributional data analysis. To quantify such distributional time series, we propose a class of intrinsic autoregressive models that operate in the space of optimal transport maps. The autoregressive transport models that we introduce here are based on regressing optimal transport maps on each other, where predictors can be transport maps from an overall barycenter to a current distribution or transport maps between past consecutive distributions of the distributional time series. Autoregressive transport models and their associated distributional regression models specify the link between predictor and response transport maps by moving along geodesics in Wasserstein space. These models emerge as natural extensions of the classical autoregressive models in Euclidean space. Unique stationary solutions of autoregressive transport models are shown to exist under a geometric moment contraction condition of Wu and Shao (2004), using properties of iterated random functions. We also discuss an extension to a varying coefficient model for first order autoregressive transport models. In addition to simulations, the proposed models are illustrated with distributional time series of house prices across U.S. counties and annual summer temperature distributions.


翻译:---- 在应用中,以等间距时间点为索引的一系列单变量分布是普遍存在的,并且它们的分析构成了分布数据分析领域的一个挑战。为了量化这样的分布时间序列,我们提出了一个在最优输运映射空间中操作的内在自回归模型类。我们介绍的自回归输运模型基于将最优输运映射相互回归,其中预测变量可以是从总体重心到当前分布的输运映射,或者是从过去连续的分布到当前分布的输运映射。自回归输运模型及其相关的分布回归模型通过沿Wasserstein空间中的测地线移动来指定预测变量和响应变量输运映射之间的链接。这些模型作为欧几里得空间中经典自回归模型的自然扩展出现。使用迭代随机函数的特性,我们展示了自回归输运模型的唯一稳定解在 Wu 和 Shao(2004)的几何矩收缩条件下存在。我们还讨论了一阶自回归输运模型的变系数模型的扩展。除了模拟外,我们还通过美国各县的房价分布时间序列和年夏季温度分布来展示了所提出的模型。

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