A random geometric graph (RGG) with kernel $K$ is constructed by first sampling latent points $x_1,\ldots,x_n$ independently and uniformly from the $d$-dimensional unit sphere, then connecting each pair $(i,j)$ with probability $K(\langle x_i,x_j\rangle)$. We study the sharp detection threshold, namely the highest dimension at which an RGG can be distinguished from its Erdős--Rényi counterpart with the same edge density. For dense graphs, we show that for smooth kernels the critical scaling is $d = n^{3/4}$, substantially lower than the threshold $d = n^3$ known for the hard RGG with step-function kernels \cite{bubeck2016testing}. We further extend our results to kernels whose signal-to-noise ratio scales with $n$, and formulate a unifying conjecture that the critical dimension is determined by $n^3 \mathop{\rm tr}^2(κ^3) = 1$, where $κ$ is the standardized kernel operator on the sphere. Departing from the prevailing approach of bounding the Kullback-Leibler divergence by successively exposing latent points, which breaks down in the sublinear regime of $d=o(n)$, our key technical contribution is a careful analysis of the posterior distribution of the latent points given the observed graph, in particular, the overlap between two independent posterior samples. As a by-product, we establish that $d=\sqrt{n}$ is the critical dimension for non-trivial estimation of the latent vectors up to a global rotation.


翻译:具有核函数$K$的随机几何图(RGG)的构造方式如下:首先从$d$维单位球面上独立均匀地采样潜在点$x_1,\ldots,x_n$,随后以概率$K(\langle x_i,x_j\rangle)$连接每对节点$(i,j)$。我们研究尖锐检测阈值,即RGG能够与其具有相同边密度的Erdős–Rényi图相区分的最高维度。对于稠密图,我们证明对于光滑核函数,临界尺度为$d = n^{3/4}$,显著低于已知的具有阶跃函数核的硬RGG的阈值$d = n^3$ \cite{bubeck2016testing}。我们进一步将结果推广至信噪比随$n$变化的核函数,并提出一个统一猜想:临界维度由$n^3 \mathop{\rm tr}^2(κ^3) = 1$决定,其中$κ$是球面上的标准化核算子。不同于主流通过逐次暴露潜在点来界定Kullback-Leibler散度的方法(该方法在$d=o(n)$的次线性区域失效),我们的核心技术贡献是对给定观测图后潜在点后验分布的精细分析,特别是两个独立后验样本之间的重叠度。作为副产品,我们确立了$d=\sqrt{n}$是在全局旋转意义下对潜在向量进行非平凡估计的临界维度。

0
下载
关闭预览

相关内容

图机器学习的核心原理:表征、鲁棒性与泛化性
【经典书】随机图导论,573页pdf,CMU-Alan Frieze教授编著
专知会员服务
74+阅读 · 2021年7月26日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月10日
【2020新书】《图核方法最新进展与未来挑战》,151页pdf
专知会员服务
66+阅读 · 2020年11月15日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
156+阅读 · 2020年5月26日
【硬核书】树与网络上的概率,716页pdf
专知
24+阅读 · 2021年12月8日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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
国家自然科学基金
1+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
Arxiv
0+阅读 · 2月3日
Arxiv
0+阅读 · 1月15日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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
国家自然科学基金
1+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