ノンパラメトリック回帰は、予測変数があらかじめ定められた形式をとらず、データから得られる情報に基づいて完全に構築される回帰分析の一種です。つまり、予測変数と従属変数の関係について、パラメトリックな方程式は仮定されません。モデル構造とパラメータ推定値の両方をデータから得る必要があるため、パラメトリックモデルと同等の不確実性を持つノンパラメトリックモデルを構築するには、より大きなサンプルサイズが必要となります。
ノンパラメトリック回帰は、確率変数が与えられた場合、次の関係を仮定します。そして:
どこは何らかの決定論的関数である。線形回帰は、非パラメトリック回帰の限定されたケースであり、はデータの線形関数であると仮定される。場合によっては、加法性ノイズという、やや強い仮定が用いられることもある。
ランダム変数は「ノイズ項」であり、平均は0である。特定のパラメトリック関数族に属するため、不偏推定値を得ることは不可能です。しかし、ほとんどの推定量は適切な条件下では一貫性を示す。
これは、回帰分析におけるノンパラメトリックモデルの網羅的ではないリストです。
ガウス過程回帰(クリギングとも呼ばれる)では、回帰曲線に対してガウス事前分布が仮定されます。誤差は多変量正規分布に従うと仮定され、回帰曲線はその事後モードによって推定されます。ガウス事前分布は未知のハイパーパラメータに依存する場合があり、これらのハイパーパラメータは通常、経験ベイズ法によって推定されます。ハイパーパラメータは一般的に事前共分散カーネルを指定します。カーネルをデータからノンパラメトリックに推定する必要がある場合は、クリティカルフィルタを使用できます。
平滑化スプラインは、ガウス過程回帰の事後モードとして解釈される。

カーネル回帰は、限られたデータ点から連続的な従属変数を推定する手法であり、データ点の位置をカーネル関数で畳み込むことによって行われます。おおまかに言えば、カーネル関数はデータ点の影響をどのように「ぼかす」かを指定するもので、それによってデータ点の値を用いて近傍の位置の値を予測することができます。
決定木学習アルゴリズムは、データから従属変数を予測することを学習するために適用できます。[ 2 ]元の分類回帰木(CART)の定式化は単変量データの予測にのみ適用されていましたが、このフレームワークは時系列を含む多変量データの予測にも使用できます。[ 3 ]