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Wasserstein metric

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8408: 8181: 7636: 1011: 8176:{\displaystyle {\begin{aligned}W_{1}(\mu ,\nu )&=\sup _{g}\sup _{f(x)+g(y)\leq d(x,y)}\mathbb {E} _{x\sim \mu }+\mathbb {E} _{y\sim \nu }\\&=\sup _{g}\sup _{\|f\|_{L}\leq 1,f(x)+g(y)\leq d(x,y)}\mathbb {E} _{x\sim \mu }+\mathbb {E} _{y\sim \nu }\\&=\sup _{\|f\|_{L}\leq 1}\sup _{g,f(x)+g(y)\leq d(x,y)}\mathbb {E} _{x\sim \mu }+\mathbb {E} _{y\sim \nu }.\end{aligned}}} 5718: 4446: 9447: 6244: 10764: 10117: 5903: 5116: 514: 6658: 9077: 5554: 4188: 7127: 6472: 7376: 3716: 9588: 2133: 5350: 9282: 6048: 10599: 3488: 9909: 2318: 9957: 10505: 1001: 911: 5757: 10279: 4936: 112:, the metric is the minimum "cost" of turning one pile into the other, which is assumed to be the amount of earth that needs to be moved times the mean distance it has to be moved. This problem was first formalised by 9171: 360: 2157:
is not unique; the optimal transport plan is the plan with the minimal cost out of all possible transport plans. As mentioned, the requirement for a plan to be valid is that it is a joint distribution with marginals
6488: 8700: 6973: 1988: 8908: 3184: 696: 6306: 1917: 1635: 1547: 8849: 7203: 5995: 4665: 3562: 8556: 2876: 8801: 8742: 10825: 9480: 3910: 3844: 2013: 7641: 5221: 143:(Russian original 1939) in the context of optimal transport planning of goods and materials. Some scholars thus encourage use of the terms "Kantorovich metric" and "Kantorovich distance". Most 4100: 2655: 6478:, since the primal problem is feasible and bounded, so is the dual problem, and the minimum in the first problem equals the maximum in the second problem. That is, the problem pair exhibits 6294: 3341: 9792: 9787: 8315: 7471: 4019: 2970: 2923: 2457: 2410: 2594: 635: 5713:{\displaystyle W_{1}(\mu ,\nu )=\sup \left\{\left.\int _{M}f(x)\,\mathrm {d} (\mu -\nu )(x)\,\right|{\text{ continuous }}f:M\to \mathbb {R} ,\operatorname {Lip} (f)\leq 1\right\},} 7563: 6904: 4441:{\displaystyle W_{2}(\mu _{1},\mu _{2})^{2}=\|m_{1}-m_{2}\|_{2}^{2}+\mathop {\mathrm {trace} } {\bigl (}C_{1}+C_{2}-2{\bigl (}C_{2}^{1/2}C_{1}C_{2}^{1/2}{\bigr )}^{1/2}{\bigr )}.} 2221: 1760: 1699: 3332: 3266: 549: 10375: 9277: 4129: 3947: 3086: 3053: 10404: 8354: 8220: 7628: 1460:
such that at the end, both the pile of earth and the hole in the ground completely vanish. In order for this plan to be meaningful, it must satisfy the following properties:
7160: 9471: 5439:
The Wasserstein metric and related formulations have also been used to provide a unified theory for shape observable analysis in high energy and collider physics datasets.
8903: 8485: 4687: 2681: 2541: 1378: 1261: 915: 825: 8401: 5186: 5151: 820: 10594: 8881: 750: 8508: 4931: 4904: 4857: 4810: 4763: 4727: 4183: 4156: 2781: 2754: 10884: 6942: 4481: 2707: 2216: 2155: 2008: 1780: 1138: 1089: 720: 10864: 8459: 8432: 6968: 10182: 9702: 9211: 4563: 4536: 4052: 3977: 3024: 2997: 2519: 2492: 2345: 248: 199: 10319: 10299: 10157: 10137: 9932: 9753: 9442:{\displaystyle W_{2}(p,q)=\min _{\mathbf {v}}\int _{0}^{1}\int _{\mathbb {R} ^{n}}\|{\mathbf {v}}({\mathbf {x}},t)\|^{2}\rho ({\mathbf {x}},t)\,d{\mathbf {x}}\,dt} 6816: 6767: 6718: 6698: 6239:{\displaystyle {\begin{cases}\min _{\gamma }\sum _{x,y}c(x,y)\gamma (x,y)\\\sum _{y}\gamma (x,y)=\mu (x)\\\sum _{x}\gamma (x,y)=\nu (y)\\\gamma \geq 0\end{cases}}} 3738: 2196: 2176: 1824: 1804: 1458: 1438: 1343: 1323: 1218: 1198: 1178: 1158: 1052: 1032: 794: 774: 593: 573: 311: 291: 9248: 7589: 7198: 5216: 4589: 1054:, plotted on the x and y axes, and one possible joint distribution that defines a transport plan between them. The joint distribution/transport plan is not unique 9082: 8579: 7498: 10395: 10343: 10177: 9952: 9726: 9628: 9608: 8762: 8619: 8599: 8240: 7396: 6836: 6787: 6738: 6043: 4877: 4830: 4783: 4505: 3758: 3555: 3535: 3515: 3286: 3216: 2727: 1864: 1844: 1723: 1662: 1570: 1482: 1418: 1398: 1303: 1283: 1109: 351: 331: 268: 109: 81: 10759:{\displaystyle W_{\infty }(\mu ,\nu )=\lim _{p\rightarrow +\infty }W_{p}(\mu ,\nu )=\inf _{\gamma \in \Gamma (\mu ,\nu )}\gamma \operatorname {-essup} d(x,y),} 9660: 1180:. This problem only makes sense if the pile to be created has the same mass as the pile to be moved; therefore without loss of generality assume that 10953: 4765:. Then the transport problem has an analytic solution: Optimal transport preserves the order of probability mass elements, so the mass at quantile 3091: 10112:{\displaystyle \|\mu \|_{{\dot {H}}^{-1}(\pi )}=\sup {\bigg \{}|\langle f,\mu \rangle |\,{\bigg |}\,\|f\|_{{\dot {H}}^{1}(\pi )}\leq 1{\bigg \}}.} 1575: 1487: 17: 5928: 2786: 12053: 5898:{\displaystyle \rho (\mu ,\nu ):=\sup \left\{\left.\int _{M}f(x)\,\mathrm {d} (\mu -\nu )(x)\,\right|{\text{ continuous }}f:M\to \right\}.} 6906:. The Kantorovich duality states that the shipper can make a price schedule that makes you pay almost as much as you would ship yourself. 8624: 1922: 5111:{\displaystyle W_{p}(\mu _{1},\mu _{2})=\left(\int _{0}^{1}\left|F_{1}^{-1}(q)-F_{2}^{-1}(q)\right|^{p}\,\mathrm {d} q\right)^{1/p},} 509:{\displaystyle W_{p}(\mu ,\nu )=\inf _{\gamma \in \Gamma (\mu ,\nu )}\left(\mathbf {E} _{(x,y)\sim \gamma }d(x,y)^{p}\right)^{1/p},} 640: 2320:
If the cost of a move is simply the distance between the two points, then the optimal cost is identical to the definition of the
4484: 1869: 8806: 6653:{\displaystyle {\begin{cases}\sup _{f,g}\mathbb {E} _{x\sim \mu }+\mathbb {E} _{y\sim \nu }\\f(x)+g(y)\leq c(x,y)\end{cases}}} 4606: 12002: 11906: 11532: 8516: 8767: 8708: 10769: 3849: 3783: 11814:
Bogachev VI, Kolesnikov AV (October 2012). "The Monge–Kantorovich problem: achievements, connections, and perspectives".
10958: 7122:{\displaystyle W_{1}(\mu ,\nu )={\frac {1}{K}}\sup _{\|f\|_{L}\leq K}\mathbb {E} _{x\sim \mu }-\mathbb {E} _{y\sim \nu }} 4565:. This result generalises the earlier example of the Wasserstein distance between two point masses (at least in the case 9072:{\displaystyle \mathbb {E} _{x\sim \mu }-\mathbb {E} _{y\sim \nu }=\int f'(x)(F_{\nu }(x)-F_{\mu }(x))\,\mathrm {d} x,} 4591:), since a point mass can be regarded as a normal distribution with covariance matrix equal to zero, in which case the 4057: 2599: 11564: 11489: 11420: 6467:{\displaystyle {\begin{cases}\max _{f,g}\sum _{x}\mu (x)f(x)+\sum _{y}\nu (y)g(y)\\f(x)+g(y)\leq c(x,y)\end{cases}}} 4690: 1225: 135:
on Markov processes describing large systems of automata (Russian, 1969). However the metric was first defined by
7371:{\displaystyle W_{1}(\mu ,\nu )=\sup _{f(x)+g(y)\leq d(x,y)}\mathbb {E} _{x\sim \mu }+\mathbb {E} _{y\sim \nu }.} 3711:{\displaystyle W_{p}(P,Q)=\inf _{\pi }\left({\frac {1}{n}}\sum _{i=1}^{n}\|X_{i}-Y_{\pi (i)}\|^{p}\right)^{1/p},} 11446: 6249: 11421:"Awards, fellowships and the shape of physics: News from the College | Imperial News | Imperial College London" 9758: 8245: 7401: 5401: 3982: 1783: 1220:
are probability distributions containing a total mass of 1. Assume also that there is given some cost function
5367:, where one variable is derived from the other by small, non-uniform perturbations (random or deterministic). 2928: 2881: 2415: 2368: 12058: 11986: 9583:{\displaystyle {\dot {\rho }}+\nabla \cdot (\rho {\mathbf {v}})=0\quad \rho (\cdot ,0)=p,\;\rho (\cdot ,1)=q} 5433: 2546: 2128:{\displaystyle \iint c(x,y)\gamma (x,y)\,\mathrm {d} x\,\mathrm {d} y=\int c(x,y)\,\mathrm {d} \gamma (x,y).} 10995: 9590:
That is, the mass should be conserved, and the velocity field should transport the probability distribution
598: 11816: 6019:
The following is an intuitive proof which skips over technical points. A fully rigorous proof is found in.
5502: 5345:{\displaystyle W_{1}(\mu _{1},\mu _{2})=\int _{\mathbb {R} }\left|F_{1}(x)-F_{2}(x)\right|\,\mathrm {d} x.} 10943: 7503: 6844: 1728: 1667: 11981: 10973: 5742: 4022: 3291: 3225: 11976: 6475: 519: 11917: 10348: 5409: 5405: 11116: 9253: 4105: 3923: 3062: 3029: 10963: 8320: 8186: 7594: 5390: 3761: 1059: 121: 7132: 6497: 6315: 6057: 12048: 9452: 8407: 5546: 3483:{\displaystyle W_{p}(P,Q)=\left({\frac {1}{n}}\sum _{i=1}^{n}\|X_{(i)}-Y_{(i)}\|^{p}\right)^{1/p}.} 2464: 57: 11934: 9904:{\displaystyle \|f\|_{{\dot {H}}^{1}(\pi )}^{2}=\int _{M}\|\nabla f(x)\|^{2}\,\pi (\mathrm {d} x)} 8886: 8468: 5359:
The Wasserstein metric is a natural way to compare the probability distributions of two variables
4670: 2664: 2524: 1348: 12043: 2460: 8359: 5156: 5121: 799: 11929: 11165:
Petitjean M (2004). "From shape similarity to shape complementarity: toward a docking theory".
10573: 8860: 4592: 1990:, following the definition of the cost function. Therefore, the total cost of a transport plan 729: 552: 36: 11298:"From the Phenomenology to the Mechanisms of Consciousness: Integrated Information Theory 3.0" 8493: 5400:', Arjovsky et al. use the Wasserstein-1 metric as a way to improve the original framework of 4909: 4882: 4835: 4788: 4732: 4696: 4595:
term disappears and only the term involving the Euclidean distance between the means remains.
4161: 4134: 2759: 2732: 10869: 6927: 4451: 2686: 2313:{\displaystyle C=\inf _{\gamma \in \Gamma (\mu ,\nu )}\int c(x,y)\,\mathrm {d} \gamma (x,y).} 2218:
denote the set of all such measures as in the first section, the cost of the optimal plan is
2201: 2140: 1993: 1765: 1114: 1065: 753: 705: 10996:"Markov processes over denumerable products of spaces, describing large systems of automata" 10834: 8441: 8414: 6947: 11959: 11825: 11378: 11309: 11223: 11131: 9680: 9189: 5727: 5466: 4541: 4514: 4030: 3955: 3002: 2975: 2497: 2470: 2323: 1111:, we wish to transport the mass in such a way that it is transformed into the distribution 354: 212: 172: 53: 11355:
Ba, Demba; Dogra, Akshunna S.; Gambhir, Rikab; Tasissa, Abiy; Thaler, Jesse (2023-06-29).
10304: 10284: 10142: 10122: 9917: 9738: 8581:, then at each point, draw a cone of slope 1, and take the lower envelope of the cones as 6792: 6743: 6703: 6683: 3723: 2181: 2161: 1809: 1789: 1443: 1423: 1328: 1308: 1203: 1183: 1163: 1143: 1037: 1017: 779: 759: 578: 558: 296: 276: 8: 11590:"A computational fluid mechanics solution to the Monge-Kantorovich mass transfer problem" 11178: 9732: 9474: 9227: 9218: 7568: 7474: 7177: 6300: 5423: 5416: 5195: 4568: 3917: 3765: 271: 47: 11829: 11382: 11313: 11227: 11135: 10948: 10500:{\displaystyle \|\mu -\nu \|_{{\dot {H}}^{-1}(\pi )}\leq {\sqrt {C}}\,W_{2}(\mu ,\nu ).} 8561: 7480: 6045:
is discrete, solving for the 1-Wasserstein distance is a problem in linear programming:
206: 12021:"What is the advantages of Wasserstein metric compared to Kullback–Leibler divergence?" 11963: 11841: 11730: 11644: 11617: 11402: 11368: 11332: 11297: 11246: 11213: 11201: 11182: 11147: 11037: 10828: 10380: 10328: 10162: 9937: 9711: 9613: 9593: 8747: 8604: 8584: 8225: 7381: 6821: 6772: 6723: 6028: 5531: 4862: 4815: 4768: 4490: 3743: 3540: 3520: 3500: 3271: 3201: 2712: 1849: 1829: 1708: 1647: 1555: 1467: 1403: 1383: 1288: 1268: 1094: 336: 316: 253: 136: 94: 66: 43: 11202:"Determining clinically relevant features in cytometry data using persistent homology" 9633: 90:
Intuitively, if each distribution is viewed as a unit amount of earth (soil) piled on
11998: 11947: 11902: 11845: 11750: 11698: 11635:
Finlay, Chris; Jacobsen, Joern-Henrik; Nurbekyan, Levon; Oberman, Adam (2020-11-21).
11609: 11570: 11560: 11528: 11495: 11485: 11406: 11394: 11337: 11251: 11186: 11097: 11078: 11073: 11056: 11020:
Kantorovich LV (1939). "Mathematical Methods of Organizing and Planning Production".
10933: 5189: 4025: 3219: 996:{\displaystyle \int _{A}\int _{M}\gamma (x,y)\,\mathrm {d} x\,\mathrm {d} y=\nu (A).} 906:{\displaystyle \int _{A}\int _{M}\gamma (x,y)\,\mathrm {d} y\,\mathrm {d} x=\mu (A),} 723: 132: 84: 11967: 11837: 11719:"Uniqueness of the solution to the Vlasov–Poisson system with bounded density" 11636: 11151: 6669: 5408:
and the mode collapse issues. The special case of normal distributions is used in a
2543:. There is only one possible coupling of these two measures, namely the point mass 11939: 11872: 11833: 11793: 11740: 11688: 11621: 11601: 11520: 11458: 11386: 11327: 11317: 11278: 11241: 11231: 11174: 11139: 11068: 11029: 8465:
The two infimal convolution steps are visually clear when the probability space is
3913: 3335: 144: 128: 117: 11463: 8411:
Infimal convolution of a cone with a curve. Note how the lower envelope has slope
4507:. Note that the second term (involving the trace) is precisely the (unnormalised) 11955: 11745: 11718: 11519:, Universitext, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, pp. 81–104, 11514: 11322: 11236: 10968: 10543: 10398: 9729: 9214: 6673: 6485:
For the general case, the dual problem is found by converting sums to integrals:
5397: 5382: 148: 11637:"How to Train Your Neural ODE: the World of Jacobian and Kinetic Regularization" 11524: 11390: 6740:. Now a shipper comes and offers to do the transport for you. You would pay him 12025: 10547: 9912: 7163: 5386: 3950: 3056: 2658: 11943: 11282: 11270: 10938: 10274:{\displaystyle W_{2}(\mu ,\nu )\leq 2\,\|\mu -\nu \|_{{\dot {H}}^{-1}(\pi )}.} 5429:
The Wasserstein metric also has been used in inverse problems in geophysics.
12037: 11951: 11920:(January 1998). "The variational formulation of the Fokker–Planck equation". 11877: 11860: 11754: 11702: 11613: 11398: 11082: 9705: 699: 113: 11574: 11499: 6299:
By carefully writing the above equations as matrix equations, we obtain its
5422:
In computational biology, Wasserstein metric can be used to compare between
12020: 11798: 11770: 11693: 11665: 11447:"An elementary proof of the triangle inequality for the Wasserstein metric" 11341: 11255: 9166:{\displaystyle f(x)=K\cdot \operatorname {sign} (F_{\nu }(x)-F_{\mu }(x)).} 6008: 5749: 4508: 1572:
must equal the depth of the hole that was there at the beginning; that is,
796:
on the first and second factors, respectively. That is, for all measurable
202: 61: 11605: 11356: 8621:
cannot increase with slope larger than 1. Thus all its secants have slope
151:
spelling "Wasserstein" (attributed to the name "Vaseršteĭn" (Russian:
11554: 11479: 11033: 10322: 5543: 31: 11899:
Gradient Flows in Metric Spaces and in the Space of Probability Measures
11589: 11513:
Matoušek, Jiří; Gärtner, Bernd (2007), "Duality of Linear Programming",
11057:"The distance between two random vectors with given dispersion matrices" 1420:. You can imagine the task as the need to move a pile of earth of shape 11041: 3769: 11143: 9665: 5436:
to compute the difference between concepts and conceptual structures.
11735: 9704:
of order two is Lipschitz equivalent to a negative-order homogeneous
6011:) implies convergence in the Wasserstein metric, but not vice versa. 11296:
Oizumi, Masafumi; Albantakis, Larissa; Tononi, Giulio (2014-05-08).
11649: 11373: 11218: 5419:, with application to chirality measures, and to shape analysis. 1010: 158: 8695:{\displaystyle {\bigg |}{\frac {f(x)-f(y)}{x-y}}{\bigg |}\leq 1} 1983:{\displaystyle c(x,y)\gamma (x,y)\,\mathrm {d} x\,\mathrm {d} y} 1005: 10923:
is the space of all probability measures with bounded support.
1265:
that gives the cost of transporting a unit mass from the point
141:
The Mathematical Method of Production Planning and Organization
11861:"A class of Wasserstein metrics for probability distributions" 11634: 11478:
Villani, Cédric (2003). "Chapter 1: The Kantorovich Duality".
6680:
Suppose you want to ship some coal from mines, distributed as
1058:
One way to understand the above definition is to consider the
5462: 3179:{\displaystyle W_{p}(\mu _{1},\mu _{2})=\|a_{1}-a_{2}\|_{2}.} 1484:
must equal the amount that was there to begin with; that is,
691:{\displaystyle \lim _{p\rightarrow +\infty }W_{p}(\mu ,\nu )} 6841:
For you to accept the deal, the price schedule must satisfy
10570:
It is also possible to consider the Wasserstein metric for
8438:
to the curve on the parts where the curve itself has slope
6646: 6460: 6232: 5791: 5595: 27:
Distance function defined between probability distributions
1912:{\displaystyle \gamma (x,y)\,\mathrm {d} x\,\mathrm {d} y} 116:
in 1781. Because of this analogy, the metric is known in
11553:
Villani, Cédric (2003). "1.1.3. The shipper's problem.".
11199: 1630:{\displaystyle \int \gamma (x,y)\,\mathrm {d} x=\nu (y).} 1542:{\displaystyle \int \gamma (x,y)\,\mathrm {d} y=\mu (x),} 8844:{\displaystyle {\text{cone}}\mathbin {\square } (-f)=-f} 5990:{\displaystyle 2W_{1}(\mu ,\nu )\leq C\rho (\mu ,\nu ),} 4660:{\displaystyle \mu _{1},\mu _{2}\in P_{p}(\mathbb {R} )} 11786:
ESAIM: Control, Optimisation and Calculus of Variations
11681:
ESAIM: Control, Optimisation and Calculus of Variations
11200:
Mukherjee S, Wethington D, Dey TK, Das J (March 2022).
9175: 8551:{\displaystyle f={\text{cone}}\mathbin {\square } (-g)} 2871:{\displaystyle W_{p}(\mu _{1},\mu _{2})=|a_{1}-a_{2}|.} 11915: 11295: 11271:"Seeing through rock with help from optimal transport" 11095: 11354: 10872: 10837: 10772: 10602: 10576: 10407: 10383: 10351: 10331: 10307: 10287: 10185: 10165: 10145: 10125: 9960: 9940: 9920: 9795: 9761: 9741: 9714: 9683: 9677:
Under suitable assumptions, the Wasserstein distance
9636: 9616: 9596: 9483: 9477:
with boundary conditions on the fluid density field:
9455: 9285: 9256: 9230: 9192: 9186:
Benamou & Brenier found a dual representation of
9085: 8911: 8889: 8863: 8809: 8796:{\displaystyle {\text{cone}}\mathbin {\square } (-f)} 8770: 8750: 8737:{\displaystyle {\text{cone}}\mathbin {\square } (-f)} 8711: 8705:
For the second step, picture the infimal convolution
8627: 8607: 8587: 8564: 8519: 8496: 8471: 8444: 8417: 8362: 8323: 8248: 8228: 8189: 7639: 7597: 7571: 7506: 7483: 7404: 7384: 7206: 7180: 7135: 6976: 6950: 6930: 6847: 6824: 6795: 6775: 6746: 6726: 6706: 6686: 6491: 6309: 6252: 6051: 6031: 5999:
and so convergence in the Radon metric (identical to
5931: 5760: 5557: 5224: 5198: 5159: 5124: 4939: 4912: 4885: 4865: 4838: 4818: 4791: 4771: 4735: 4699: 4673: 4609: 4571: 4544: 4517: 4493: 4454: 4191: 4164: 4137: 4108: 4102:. Then, with respect to the usual Euclidean norm on 4060: 4033: 3985: 3958: 3926: 3852: 3786: 3746: 3726: 3565: 3543: 3523: 3503: 3344: 3294: 3274: 3228: 3204: 3094: 3065: 3032: 3005: 2978: 2931: 2884: 2789: 2762: 2735: 2715: 2689: 2667: 2602: 2549: 2527: 2500: 2473: 2418: 2371: 2326: 2224: 2204: 2184: 2164: 2143: 2016: 1996: 1925: 1872: 1852: 1832: 1812: 1792: 1768: 1731: 1711: 1670: 1650: 1578: 1558: 1490: 1470: 1446: 1426: 1406: 1386: 1351: 1331: 1311: 1291: 1271: 1228: 1206: 1186: 1166: 1146: 1117: 1097: 1068: 1040: 1020: 918: 828: 802: 782: 762: 732: 708: 643: 601: 581: 561: 522: 363: 339: 319: 299: 279: 256: 215: 175: 97: 69: 11102:
International Conference on Machine Learning 214-223
10820:{\displaystyle \gamma \operatorname {-essup} d(x,y)} 5492:
th moment. Furthermore, convergence with respect to
3905:{\displaystyle \mu _{2}={\mathcal {N}}(m_{2},C_{2})} 3839:{\displaystyle \mu _{1}={\mathcal {N}}(m_{1},C_{1})} 1140:
on the same space; transforming the 'pile of earth'
11896: 11813: 10878: 10858: 10819: 10758: 10588: 10499: 10389: 10369: 10337: 10313: 10293: 10273: 10171: 10151: 10131: 10111: 9946: 9926: 9903: 9781: 9747: 9720: 9696: 9654: 9622: 9602: 9582: 9465: 9441: 9271: 9242: 9205: 9165: 9071: 8897: 8875: 8843: 8795: 8756: 8736: 8694: 8613: 8593: 8573: 8550: 8502: 8479: 8453: 8426: 8395: 8348: 8309: 8234: 8214: 8175: 7622: 7583: 7557: 7492: 7465: 7390: 7370: 7192: 7154: 7121: 6962: 6936: 6898: 6830: 6810: 6781: 6761: 6732: 6712: 6692: 6652: 6466: 6288: 6238: 6037: 5989: 5897: 5712: 5484:) consisting of all Borel probability measures on 5377:is widely used to compare discrete distributions, 5344: 5210: 5180: 5145: 5110: 4925: 4898: 4871: 4851: 4824: 4804: 4777: 4757: 4721: 4681: 4659: 4583: 4557: 4530: 4499: 4475: 4440: 4177: 4150: 4123: 4094: 4046: 4013: 3971: 3941: 3904: 3838: 3752: 3732: 3710: 3549: 3529: 3509: 3482: 3326: 3280: 3260: 3210: 3178: 3080: 3047: 3018: 2991: 2964: 2917: 2870: 2775: 2748: 2721: 2701: 2675: 2649: 2588: 2535: 2513: 2486: 2451: 2404: 2339: 2312: 2210: 2190: 2170: 2149: 2127: 2002: 1982: 1911: 1858: 1838: 1818: 1798: 1774: 1754: 1717: 1693: 1656: 1629: 1564: 1541: 1476: 1452: 1432: 1412: 1392: 1372: 1337: 1317: 1297: 1277: 1255: 1212: 1192: 1172: 1152: 1132: 1103: 1083: 1046: 1026: 995: 905: 814: 788: 768: 744: 714: 690: 629: 587: 567: 543: 508: 345: 325: 305: 285: 262: 242: 193: 103: 75: 11588:Benamou, Jean-David; Brenier, Yann (2000-01-01). 11559:. Providence, RI: American Mathematical Society. 11484:. Providence, RI: American Mathematical Society. 10561: 10101: 10046: 10013: 8764:have slope at most 1, then the lower envelope of 8681: 8630: 4095:{\displaystyle C_{2}\in \mathbb {R} ^{n\times n}} 2650:{\displaystyle (a_{1},a_{2})\in \mathbb {R} ^{2}} 12035: 11451:Proceedings of the American Mathematical Society 11275:Snapshots of Modern Mathematics from Oberwolfach 11269:Frederick, Christina; Yang, Yunan (2022-05-06). 10954:Total variation distance of probability measures 10679: 10632: 10509: 10008: 9315: 8265: 8031: 8002: 7837: 7827: 7687: 7677: 7421: 7236: 7016: 6501: 6319: 6061: 5782: 5586: 4598: 3595: 2232: 1826:. Thus, the infinitesimal mass transported from 645: 393: 11782:norm, and localization of Wasserstein distance" 11677:norm, and localization of Wasserstein distance" 11512: 11054: 11587: 11096:Arjovsky M, Chintala S, Bottou L (July 2017). 10596:. In this case, the defining formula becomes: 5415:The Wasserstein metric has a formal link with 2360: 127:The name "Wasserstein distance" was coined by 11859:Givens, Clark R; Shortt, Rae Michael (1984). 11268: 11098:"Wasserstein Generative Adversarial Networks" 8510:denote the infimal convolution operation. 5370:In computer science, for example, the metric 5218:, a change of variables leads to the formula 4430: 4409: 4345: 4309: 1762:. This is equivalent to the requirement that 1006:Intuition and connection to optimal transport 152: 131:in 1970, after learning of it in the work of 11858: 11723:Journal de Mathématiques Pures et Appliquées 11641:International Conference on Machine Learning 11444: 10421: 10408: 10231: 10218: 10059: 10052: 10035: 10023: 9968: 9961: 9874: 9855: 9803: 9796: 9390: 9360: 8331: 8324: 8197: 8190: 8013: 8006: 7848: 7841: 7605: 7598: 7143: 7136: 7027: 7020: 6910:This result can be pressed further to yield: 5530:is a special case of the duality theorem of 5512: 4268: 4241: 3677: 3641: 3449: 3410: 3164: 3137: 1380:which gives the amount of mass to move from 11974: 11019: 6672:recounts the following interpretation from 3720:where the infimum is over all permutations 3537:are empirical distributions, each based on 3334:, the distance is a simple function of the 11516:Understanding and Using Linear Programming 11357:"SHAPER: can you hear the shape of a jet?" 10993: 9555: 8803:are just the cone-apices themselves, thus 7398:, one can push the term higher by setting 6289:{\displaystyle c:M\times M\to [0,\infty )} 3188: 11933: 11876: 11797: 11744: 11734: 11692: 11648: 11462: 11372: 11331: 11321: 11245: 11235: 11217: 11164: 11114: 11072: 10468: 10217: 10051: 10043: 9883: 9782:{\displaystyle f\colon M\to \mathbb {R} } 9775: 9432: 9421: 9348: 9259: 9057: 8953: 8914: 8891: 8473: 8310:{\displaystyle g(y)=\inf _{x}d(x,y)-f(x)} 8132: 8093: 7957: 7918: 7782: 7743: 7466:{\displaystyle f(x)=\inf _{y}d(x,y)-g(y)} 7331: 7292: 7085: 7046: 6557: 6518: 5846: 5816: 5674: 5650: 5620: 5330: 5273: 5077: 4675: 4650: 4111: 4076: 4014:{\displaystyle m_{2}\in \mathbb {R} ^{n}} 4001: 3929: 3068: 3035: 2669: 2637: 2529: 2283: 2098: 2065: 2056: 1971: 1962: 1900: 1891: 1600: 1512: 966: 957: 876: 867: 11901:. Basel: ETH Zürich, Birkhäuser Verlag. 10321:each have densities with respect to the 9473:ranges over velocity fields driving the 8406: 6944:is a metric space, then for any fixed 5748:Compare this with the definition of the 2965:{\displaystyle \mu _{2}=\delta _{a_{2}}} 2918:{\displaystyle \mu _{1}=\delta _{a_{1}}} 2452:{\displaystyle \mu _{2}=\delta _{a_{2}}} 2405:{\displaystyle \mu _{1}=\delta _{a_{1}}} 1009: 11992: 11552: 11477: 3775: 2589:{\displaystyle \delta _{(a_{1},a_{2})}} 1464:the amount of earth moved out of point 14: 12036: 11897:Ambrosio L, Gigli N, Savaré G (2005). 11716: 11055:Olkin I, Pukelsheim F (October 1982). 1062:. That is, for a distribution of mass 630:{\displaystyle W_{\infty }(\mu ,\nu )} 11922:SIAM Journal on Mathematical Analysis 11768: 11663: 9217:, which allows efficient solution by 6476:duality theorem of linear programming 5523:The following dual representation of 4131:, the 2-Wasserstein distance between 3288:is an empirical measure with samples 2661:function as the distance function on 1552:the amount of earth moved into point 10345:that are both bounded above by some 7558:{\displaystyle f(x)-f(y)\leq d(x,y)} 6899:{\displaystyle f(x)+g(y)\leq c(x,y)} 6720:. The cost function of transport is 3492: 1755:{\displaystyle \nu (y)\mathrm {d} y} 1694:{\displaystyle \mu (x)\mathrm {d} x} 12054:Theory of probability distributions 11061:Linear Algebra and Its Applications 10914:) is separable and complete. Here, 6818:per coal for unloading the coal at 5447: 3327:{\displaystyle Y_{1},\ldots ,Y_{n}} 3261:{\displaystyle X_{1},\ldots ,X_{n}} 2972:are point masses located at points 1640:That is, that the total mass moved 1440:to the hole in the ground of shape 24: 11889: 11179:10.1023/B:JOMC.0000033252.59423.6b 10792: 10789: 10786: 10783: 10780: 10728: 10725: 10722: 10719: 10716: 10689: 10645: 10608: 10583: 10364: 10119:Then any two probability measures 9891: 9858: 9499: 9176:Fluid mechanics interpretation of 9059: 8513:For the first step, where we used 6931: 6280: 5818: 5622: 5432:The Wasserstein metric is used in 5332: 5079: 4299: 4296: 4293: 4290: 4287: 3868: 3802: 2285: 2242: 2205: 2100: 2067: 2058: 1973: 1964: 1902: 1893: 1745: 1684: 1602: 1514: 1014:Two one-dimensional distributions 968: 959: 878: 869: 658: 607: 544:{\displaystyle \Gamma (\mu ,\nu )} 523: 403: 234: 25: 12070: 12013: 11167:Journal of Mathematical Chemistry 10370:{\displaystyle 0<C<\infty } 9735:equipped with a positive measure 9673:and a negative-order Sobolev norm 8905:, then integration by parts give 7174:It suffices to prove the case of 6769:per coal for loading the coal at 4691:cumulative distribution functions 11556:Topics in optimal transportation 11481:Topics in optimal transportation 9513: 9458: 9427: 9407: 9375: 9365: 9320: 9272:{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} 9224:Given two probability densities 8601:, as shown in the diagram, then 8490:For notational convenience, let 8434:, and how the lower envelope is 6919:(Kantorovich-Rubenstein duality) 4124:{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} 4023:symmetric positive semi-definite 3942:{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} 3193: 3081:{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} 3048:{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} 431: 11852: 11838:10.1070/RM2012v067n05ABEH004808 11807: 11762: 11710: 11657: 11628: 11581: 11546: 11506: 11471: 11438: 11413: 11348: 11124:Journal of Mathematical Physics 9527: 8349:{\displaystyle \|f\|_{L}\leq 1} 8215:{\displaystyle \|f\|_{L}\leq 1} 7623:{\displaystyle \|f\|_{L}\leq 1} 6700:, to factories, distributed as 5402:generative adversarial networks 5354: 5192:(inverse CDFs). In the case of 3088:as the distance function, then 2355: 1644:an infinitesimal region around 1345:can be described by a function 147:-language publications use the 11995:Optimal Transport, Old and New 11361:Journal of High Energy Physics 11289: 11262: 11193: 11158: 11108: 11089: 11048: 11013: 10987: 10853: 10841: 10814: 10802: 10750: 10738: 10704: 10692: 10672: 10660: 10639: 10625: 10613: 10491: 10479: 10453: 10447: 10263: 10257: 10208: 10196: 10088: 10082: 10039: 10019: 10000: 9994: 9898: 9887: 9870: 9864: 9832: 9826: 9771: 9649: 9637: 9571: 9559: 9543: 9531: 9518: 9505: 9418: 9402: 9386: 9370: 9308: 9296: 9157: 9154: 9148: 9132: 9126: 9113: 9095: 9089: 9054: 9051: 9045: 9029: 9023: 9010: 9007: 9001: 8984: 8981: 8975: 8969: 8945: 8942: 8936: 8930: 8829: 8820: 8790: 8781: 8731: 8722: 8662: 8656: 8647: 8641: 8545: 8536: 8390: 8384: 8372: 8366: 8304: 8298: 8289: 8277: 8258: 8252: 8163: 8160: 8154: 8148: 8124: 8121: 8115: 8109: 8086: 8074: 8065: 8059: 8050: 8044: 7988: 7985: 7979: 7973: 7949: 7946: 7940: 7934: 7911: 7899: 7890: 7884: 7875: 7869: 7813: 7810: 7804: 7798: 7774: 7771: 7765: 7759: 7736: 7724: 7715: 7709: 7700: 7694: 7666: 7654: 7552: 7540: 7531: 7525: 7516: 7510: 7460: 7454: 7445: 7433: 7414: 7408: 7362: 7359: 7353: 7347: 7323: 7320: 7314: 7308: 7285: 7273: 7264: 7258: 7249: 7243: 7229: 7217: 7155:{\displaystyle \|\cdot \|_{L}} 7116: 7113: 7107: 7101: 7077: 7074: 7068: 7062: 6999: 6987: 6893: 6881: 6872: 6866: 6857: 6851: 6805: 6799: 6756: 6750: 6640: 6628: 6619: 6613: 6604: 6598: 6588: 6585: 6579: 6573: 6549: 6546: 6540: 6534: 6454: 6442: 6433: 6427: 6418: 6412: 6402: 6396: 6390: 6384: 6365: 6359: 6353: 6347: 6296:is a general "cost function". 6283: 6271: 6268: 6213: 6207: 6198: 6186: 6166: 6160: 6151: 6139: 6119: 6107: 6101: 6089: 5981: 5969: 5957: 5945: 5919:) is bounded by some constant 5884: 5869: 5866: 5843: 5837: 5834: 5822: 5813: 5807: 5776: 5764: 5693: 5687: 5670: 5647: 5641: 5638: 5626: 5617: 5611: 5580: 5568: 5505:plus convergence of the first 5322: 5316: 5300: 5294: 5261: 5235: 5063: 5057: 5033: 5027: 4976: 4950: 4879:-Wasserstein distance between 4752: 4746: 4716: 4710: 4654: 4646: 4229: 4202: 3899: 3873: 3833: 3807: 3671: 3665: 3588: 3576: 3443: 3437: 3424: 3418: 3367: 3355: 3131: 3105: 2861: 2833: 2826: 2800: 2729:-Wasserstein distance between 2629: 2603: 2581: 2555: 2304: 2292: 2280: 2268: 2257: 2245: 2119: 2107: 2095: 2083: 2053: 2041: 2035: 2023: 1959: 1947: 1941: 1929: 1888: 1876: 1784:joint probability distribution 1741: 1735: 1680: 1674: 1621: 1615: 1597: 1585: 1533: 1527: 1509: 1497: 1367: 1355: 1244: 1232: 1127: 1121: 1078: 1072: 987: 981: 954: 942: 897: 891: 864: 852: 685: 673: 652: 624: 612: 538: 526: 475: 462: 448: 436: 418: 406: 386: 374: 237: 222: 188: 176: 18:Kantorovich-Rubinstein theorem 13: 1: 11865:Michigan Mathematical Journal 11464:10.1090/S0002-9939-07-09020-X 10980: 10558:) is separable and complete. 10510:Separability and completeness 9708:. More precisely, if we take 9466:{\displaystyle {\mathbf {v}}} 5442: 5434:integrated information theory 4599:One-dimensional distributions 164: 11817:Russian Mathematical Surveys 11746:10.1016/j.matpur.2006.01.005 11323:10.1371/journal.pcbi.1003588 11237:10.1371/journal.pcbi.1009931 11074:10.1016/0024-3795(82)90112-4 11003:Problemy Peredači Informacii 8898:{\displaystyle \mathbb {R} } 8480:{\displaystyle \mathbb {R} } 8242:can be optimized by setting 5534:and Rubinstein (1958): when 5503:weak convergence of measures 4682:{\displaystyle \mathbb {R} } 2676:{\displaystyle \mathbb {R} } 2536:{\displaystyle \mathbb {R} } 1919:, and the cost of moving is 1373:{\displaystyle \gamma (x,y)} 1256:{\displaystyle c(x,y)\geq 0} 7: 11982:Encyclopedia of Mathematics 11525:10.1007/978-3-540-30717-4_6 11445:Clement P, Desch W (2008). 10926: 10281:In the other direction, if 6924:When the probability space 6666:Kantorovich duality theorem 6001:total variation convergence 5743:integral probability metric 5501:is equivalent to the usual 4667:be probability measures on 3764:, and can be solved by the 2361:Deterministic distributions 2350: 1305:. A transport plan to move 10: 12075: 11916:Jordan R, Kinderlehrer D, 11302:PLOS Computational Biology 11206:PLOS Computational Biology 8396:{\displaystyle g(y)=-f(y)} 7500:with a cone. This implies 5410:Frechet inception distance 5181:{\displaystyle F_{2}^{-1}} 5146:{\displaystyle F_{1}^{-1}} 815:{\displaystyle A\subset M} 11944:10.1137/S0036141096303359 11283:10.14760/SNAP-2022-004-EN 10589:{\displaystyle p=\infty } 10562:Wasserstein distance for 10179:satisfy the upper bound 9755:, then we may define for 9630:during the time interval 8876:{\displaystyle \mu ,\nu } 8744:, then if all secants of 6664:still holds. This is the 5469:on the Wasserstein space 3762:linear assignment problem 2878:By similar reasoning, if 2657:. Thus, using the usual 2465:Dirac delta distributions 1701:and the total mass moved 1060:optimal transport problem 745:{\displaystyle M\times M} 153: 58:probability distributions 11928:(1): 1–17 (electronic). 11769:Peyre R (October 2018). 11664:Peyre R (October 2018). 10866:with respect to measure 8558:, plot out the curve of 8503:{\displaystyle \square } 8183:Next, for any choice of 7378:Then, for any choice of 6014: 5404:(GAN), to alleviate the 4926:{\displaystyle \mu _{2}} 4899:{\displaystyle \mu _{1}} 4852:{\displaystyle \mu _{2}} 4805:{\displaystyle \mu _{1}} 4758:{\displaystyle F_{2}(x)} 4722:{\displaystyle F_{1}(x)} 4178:{\displaystyle \mu _{2}} 4151:{\displaystyle \mu _{1}} 2776:{\displaystyle \mu _{2}} 2749:{\displaystyle \mu _{1}} 2461:degenerate distributions 11975:Rüschendorf L (2001) , 11391:10.1007/JHEP06(2023)195 10974:Kolmogorov–Smirnov test 10879:{\displaystyle \gamma } 10518:≥ 1, the metric space ( 10323:standard volume measure 6937:{\displaystyle \Omega } 5734:. This form shows that 5513:Dual representation of 5426:of cytometry datasets. 4476:{\displaystyle C^{1/2}} 3189:Empirical distributions 3055:, and we use the usual 2702:{\displaystyle p\geq 1} 2211:{\displaystyle \Gamma } 2150:{\displaystyle \gamma } 2003:{\displaystyle \gamma } 1775:{\displaystyle \gamma } 1133:{\displaystyle \nu (x)} 1084:{\displaystyle \mu (x)} 715:{\displaystyle \gamma } 11878:10.1307/mmj/1029003026 11717:Loeper G (July 2006). 10994:Vaserstein LN (1969). 10964:Earth mover's distance 10880: 10860: 10859:{\displaystyle d(x,y)} 10821: 10760: 10590: 10501: 10391: 10371: 10339: 10315: 10295: 10275: 10173: 10153: 10133: 10113: 9948: 9928: 9905: 9783: 9749: 9722: 9698: 9656: 9624: 9604: 9584: 9467: 9443: 9273: 9244: 9207: 9167: 9073: 8899: 8877: 8845: 8797: 8758: 8738: 8696: 8615: 8595: 8575: 8552: 8504: 8481: 8462: 8455: 8454:{\displaystyle \leq 1} 8428: 8427:{\displaystyle \leq 1} 8397: 8350: 8311: 8236: 8216: 8177: 7624: 7585: 7559: 7494: 7467: 7392: 7372: 7194: 7156: 7123: 6964: 6963:{\displaystyle K>0} 6938: 6908: 6900: 6832: 6812: 6783: 6763: 6734: 6714: 6694: 6654: 6468: 6290: 6240: 6039: 5991: 5899: 5854: continuous  5726:) denotes the minimal 5714: 5658: continuous  5391:earth mover's distance 5346: 5212: 5182: 5147: 5112: 4927: 4900: 4873: 4853: 4826: 4806: 4779: 4759: 4723: 4683: 4661: 4585: 4559: 4532: 4501: 4477: 4442: 4179: 4152: 4125: 4096: 4048: 4015: 3973: 3943: 3912:be two non-degenerate 3906: 3840: 3754: 3734: 3712: 3640: 3551: 3531: 3511: 3484: 3409: 3328: 3282: 3262: 3212: 3180: 3082: 3049: 3020: 2993: 2966: 2919: 2872: 2777: 2750: 2723: 2703: 2677: 2651: 2590: 2537: 2515: 2488: 2453: 2406: 2341: 2314: 2212: 2192: 2172: 2151: 2129: 2004: 1984: 1913: 1860: 1840: 1820: 1800: 1776: 1756: 1719: 1695: 1658: 1631: 1566: 1543: 1478: 1454: 1434: 1414: 1394: 1374: 1339: 1319: 1299: 1279: 1257: 1214: 1194: 1174: 1154: 1134: 1105: 1085: 1055: 1048: 1028: 997: 907: 816: 790: 770: 746: 716: 692: 631: 589: 569: 545: 510: 347: 327: 307: 287: 270:-distance between two 264: 244: 195: 122:earth mover's distance 105: 77: 11606:10.1007/s002110050002 11594:Numerische Mathematik 10959:Transportation theory 10944:Lévy–Prokhorov metric 10881: 10861: 10822: 10761: 10591: 10502: 10392: 10372: 10340: 10316: 10296: 10276: 10174: 10154: 10134: 10114: 9949: 9929: 9906: 9784: 9750: 9723: 9699: 9697:{\displaystyle W_{2}} 9657: 9625: 9605: 9585: 9468: 9444: 9274: 9245: 9208: 9206:{\displaystyle W_{2}} 9168: 9074: 8900: 8883:are distributions on 8878: 8846: 8798: 8759: 8739: 8697: 8616: 8596: 8576: 8553: 8505: 8482: 8456: 8429: 8410: 8398: 8351: 8312: 8237: 8217: 8178: 7625: 7586: 7560: 7495: 7468: 7393: 7373: 7195: 7157: 7124: 6965: 6939: 6901: 6833: 6813: 6784: 6764: 6735: 6715: 6695: 6678: 6655: 6469: 6291: 6241: 6040: 5992: 5911:of the metric space ( 5900: 5715: 5452:It can be shown that 5347: 5213: 5183: 5148: 5113: 4928: 4901: 4874: 4854: 4827: 4807: 4780: 4760: 4724: 4684: 4662: 4586: 4560: 4558:{\displaystyle C_{2}} 4533: 4531:{\displaystyle C_{1}} 4502: 4485:principal square root 4478: 4443: 4180: 4153: 4126: 4097: 4049: 4047:{\displaystyle C_{1}} 4016: 3974: 3972:{\displaystyle m_{1}} 3944: 3907: 3841: 3755: 3735: 3713: 3620: 3552: 3532: 3512: 3485: 3389: 3329: 3283: 3263: 3213: 3181: 3083: 3050: 3021: 3019:{\displaystyle a_{2}} 2994: 2992:{\displaystyle a_{1}} 2967: 2920: 2873: 2778: 2751: 2724: 2704: 2678: 2652: 2591: 2538: 2516: 2514:{\displaystyle a_{2}} 2489: 2487:{\displaystyle a_{1}} 2454: 2407: 2342: 2340:{\displaystyle W_{1}} 2315: 2213: 2193: 2173: 2152: 2130: 2005: 1985: 1914: 1861: 1841: 1821: 1801: 1777: 1757: 1720: 1696: 1659: 1632: 1567: 1544: 1479: 1455: 1435: 1415: 1395: 1375: 1340: 1320: 1300: 1280: 1258: 1215: 1195: 1175: 1155: 1135: 1106: 1086: 1049: 1029: 1013: 998: 908: 817: 791: 771: 747: 717: 698:and corresponds to a 693: 632: 590: 570: 546: 511: 348: 328: 308: 288: 265: 245: 243:{\displaystyle p\in } 196: 194:{\displaystyle (M,d)} 106: 78: 12059:Statistical distance 11977:"Wasserstein metric" 11799:10.1051/cocv/2017050 11771:"Comparison between 11694:10.1051/cocv/2017050 11666:"Comparison between 11115:Petitjean M (2002). 11034:10.1287/mnsc.6.4.366 10886:. The metric space ( 10870: 10835: 10770: 10600: 10574: 10405: 10381: 10349: 10329: 10314:{\displaystyle \nu } 10305: 10294:{\displaystyle \mu } 10285: 10183: 10163: 10152:{\displaystyle \nu } 10143: 10132:{\displaystyle \mu } 10123: 9958: 9938: 9927:{\displaystyle \mu } 9918: 9793: 9759: 9748:{\displaystyle \pi } 9739: 9712: 9681: 9634: 9614: 9594: 9481: 9453: 9283: 9254: 9228: 9190: 9083: 8909: 8887: 8861: 8807: 8768: 8748: 8709: 8625: 8605: 8585: 8562: 8517: 8494: 8469: 8442: 8415: 8360: 8321: 8246: 8226: 8187: 7637: 7595: 7569: 7504: 7481: 7402: 7382: 7204: 7178: 7133: 6974: 6948: 6928: 6845: 6822: 6811:{\displaystyle g(y)} 6793: 6773: 6762:{\displaystyle f(x)} 6744: 6724: 6713:{\displaystyle \nu } 6704: 6693:{\displaystyle \mu } 6684: 6489: 6307: 6250: 6049: 6029: 5929: 5758: 5555: 5424:persistence diagrams 5222: 5196: 5157: 5122: 4937: 4910: 4883: 4863: 4836: 4816: 4789: 4769: 4733: 4697: 4671: 4607: 4569: 4542: 4515: 4491: 4452: 4189: 4162: 4135: 4106: 4058: 4031: 3983: 3956: 3924: 3918:normal distributions 3850: 3784: 3776:Normal distributions 3760:elements. This is a 3744: 3733:{\displaystyle \pi } 3724: 3563: 3541: 3521: 3501: 3342: 3292: 3272: 3226: 3202: 3092: 3063: 3030: 3003: 2976: 2929: 2882: 2787: 2760: 2733: 2713: 2687: 2665: 2600: 2547: 2525: 2498: 2471: 2467:) located at points 2416: 2369: 2324: 2222: 2202: 2191:{\displaystyle \nu } 2182: 2171:{\displaystyle \mu } 2162: 2141: 2014: 1994: 1923: 1870: 1850: 1830: 1819:{\displaystyle \nu } 1810: 1799:{\displaystyle \mu } 1790: 1766: 1729: 1709: 1668: 1648: 1576: 1556: 1488: 1468: 1453:{\displaystyle \nu } 1444: 1433:{\displaystyle \mu } 1424: 1404: 1384: 1349: 1338:{\displaystyle \nu } 1329: 1318:{\displaystyle \mu } 1309: 1289: 1269: 1226: 1213:{\displaystyle \nu } 1204: 1193:{\displaystyle \mu } 1184: 1173:{\displaystyle \nu } 1164: 1153:{\displaystyle \mu } 1144: 1115: 1095: 1066: 1047:{\displaystyle \nu } 1038: 1027:{\displaystyle \mu } 1018: 916: 826: 822:a coupling fulfills 800: 789:{\displaystyle \nu } 780: 769:{\displaystyle \mu } 760: 730: 706: 641: 599: 588:{\displaystyle \nu } 579: 568:{\displaystyle \mu } 559: 520: 361: 337: 317: 306:{\displaystyle \nu } 297: 286:{\displaystyle \mu } 277: 272:probability measures 254: 213: 173: 95: 83:. It is named after 67: 11830:2012RuMaS..67..785B 11643:. PMLR: 3154–3164. 11383:2023JHEP...06..195B 11314:2014PLSCB..10E3588O 11228:2022PLSCB..18E9931M 11136:2002JMP....43.4147P 9841: 9733:Riemannian manifold 9475:continuity equation 9340: 9243:{\displaystyle p,q} 9219:convex optimization 7584:{\displaystyle x,y} 7475:infimal convolution 7193:{\displaystyle K=1} 6922: —  5417:Procrustes analysis 5211:{\displaystyle p=1} 5177: 5142: 5056: 5026: 5002: 4689:, and denote their 4584:{\displaystyle p=2} 4405: 4372: 4281: 4026:covariance matrices 3766:Hungarian algorithm 3557:observations, then 11993:Villani C (2008). 11804:(See Theorem 2.5.) 11759:(See Theorem 2.9.) 11707:(See Theorem 2.1.) 11022:Management Science 10906:) is complete if ( 10876: 10856: 10829:essential supremum 10817: 10756: 10708: 10649: 10586: 10497: 10387: 10367: 10335: 10311: 10291: 10271: 10169: 10149: 10129: 10109: 9944: 9924: 9901: 9802: 9779: 9745: 9718: 9694: 9652: 9620: 9600: 9580: 9463: 9439: 9326: 9325: 9269: 9240: 9203: 9163: 9069: 8895: 8873: 8841: 8793: 8754: 8734: 8692: 8611: 8591: 8574:{\displaystyle -g} 8571: 8548: 8500: 8477: 8463: 8451: 8424: 8393: 8346: 8307: 8273: 8232: 8212: 8173: 8171: 8090: 8029: 7915: 7835: 7740: 7685: 7620: 7581: 7555: 7493:{\displaystyle -g} 7490: 7463: 7429: 7388: 7368: 7289: 7200:. Start with 7190: 7172: 7152: 7119: 7043: 6960: 6934: 6916: 6896: 6828: 6808: 6779: 6759: 6730: 6710: 6690: 6650: 6645: 6515: 6464: 6459: 6380: 6343: 6333: 6286: 6236: 6231: 6182: 6135: 6085: 6069: 6035: 5987: 5895: 5728:Lipschitz constant 5710: 5461:satisfies all the 5406:vanishing gradient 5393:for more details. 5342: 5208: 5190:quantile functions 5178: 5160: 5143: 5125: 5108: 5039: 5009: 4988: 4923: 4896: 4869: 4849: 4822: 4812:moves to quantile 4802: 4775: 4755: 4719: 4679: 4657: 4581: 4555: 4528: 4497: 4473: 4438: 4383: 4350: 4267: 4175: 4148: 4121: 4092: 4044: 4011: 3969: 3949:, with respective 3939: 3902: 3836: 3750: 3730: 3708: 3603: 3547: 3527: 3507: 3480: 3324: 3278: 3258: 3208: 3176: 3078: 3045: 3016: 2989: 2962: 2915: 2868: 2773: 2746: 2719: 2699: 2673: 2647: 2586: 2533: 2511: 2484: 2449: 2402: 2337: 2310: 2261: 2208: 2188: 2168: 2147: 2125: 2000: 1980: 1909: 1856: 1836: 1816: 1796: 1772: 1752: 1715: 1691: 1654: 1627: 1562: 1539: 1474: 1450: 1430: 1410: 1390: 1370: 1335: 1315: 1295: 1275: 1253: 1210: 1190: 1170: 1150: 1130: 1101: 1081: 1056: 1044: 1024: 993: 903: 812: 786: 766: 742: 712: 688: 662: 627: 585: 565: 551:is the set of all 541: 506: 422: 343: 323: 303: 283: 260: 250:, the Wasserstein 240: 191: 137:Leonid Kantorovich 101: 73: 12029:. 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Kantorovich-Rubinstein theorem
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