The Blahut-Arimoto (BA) algorithm has played a fundamental role in the numerical computation of rate-distortion (RD) functions. This algorithm possesses a desirable monotonic convergence property by alternatively minimizing its Lagrangian with a fixed multiplier. In this paper, we propose a novel modification of the BA algorithm, wherein the multiplier is updated through a one-dimensional root-finding step using a monotonic univariate function, efficiently implemented by Newton's method in each iteration. Consequently, the modified algorithm directly computes the RD function for a given target distortion, without exploring the entire RD curve as in the original BA algorithm. Moreover, this modification presents a versatile framework, applicable to a wide range of problems, including the computation of distortion-rate (DR) functions. Theoretical analysis shows that the outputs of the modified algorithms still converge to the solutions of the RD and DR functions with rate $O(1/n)$, where $n$ is the number of iterations. Additionally, these algorithms provide $\varepsilon$-approximation solutions with $O\left(\frac{MN\log N}{\varepsilon}(1+\log |\log \varepsilon|)\right)$ arithmetic operations, where $M,N$ are the sizes of source and reproduced alphabets respectively. Numerical experiments demonstrate that the modified algorithms exhibit significant acceleration compared with the original BA algorithms and showcase commendable performance across classical source distributions such as discretized Gaussian, Laplacian and uniform sources.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员