We study graph clustering in the Stochastic Block Model (SBM) in the presence of both large clusters and small, unrecoverable clusters. Previous convex relaxation approaches achieving exact recovery do not allow any small clusters of size $o(\sqrt{n})$, or require a size gap between the smallest recovered cluster and the largest non-recovered cluster. We provide an algorithm based on semidefinite programming (SDP) which removes these requirements and provably recovers large clusters regardless of the remaining cluster sizes. Mid-sized clusters pose unique challenges to the analysis, since their proximity to the recovery threshold makes them highly sensitive to small noise perturbations and precludes a closed-form candidate solution. We develop novel techniques, including a leave-one-out-style argument which controls the correlation between SDP solutions and noise vectors even when the removal of one row of noise can drastically change the SDP solution. We also develop improved eigenvalue perturbation bounds of potential independent interest. Our results are robust to certain semirandom settings that are challenging for alternative algorithms. Using our gap-free clustering procedure, we obtain efficient algorithms for the problem of clustering with a faulty oracle with superior query complexities, notably achieving $o(n^2)$ sample complexity even in the presence of a large number of small clusters. Our gap-free clustering procedure also leads to improved algorithms for recursive clustering.


翻译:本文研究随机块模型(SBM)中同时存在大规模聚类与不可恢复小规模聚类时的图聚类问题。以往实现精确恢复的凸松弛方法要么不允许存在规模为$o(\sqrt{n})$的小聚类,要么要求最小可恢复聚类与最大不可恢复聚类之间存在规模间隙。我们提出一种基于半定规划(SDP)的算法,该算法消除了这些限制,并能在任意剩余聚类规模条件下理论保证恢复大规模聚类。中等规模聚类对分析提出了独特挑战:由于其接近恢复阈值,这些聚类对微小噪声扰动高度敏感,且无法获得闭式候选解。我们发展了包括留一法式论证在内的新技术,该技术能控制SDP解与噪声向量之间的相关性——即使移除单行噪声可能剧烈改变SDP解的情况仍然有效。我们还提出了具有独立理论价值的改进特征值扰动界。我们的结果对某些半随机设置具有鲁棒性,这些设置对其他算法构成挑战。利用无间隙聚类方法,我们为故障预言机聚类问题获得了具有优越查询复杂度的有效算法,特别是在存在大量小聚类时仍能达到$o(n^2)$的样本复杂度。该无间隙聚类方法还催生了递归聚类问题的改进算法。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+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
3+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
47+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:12
美海军“超配项目”
专知会员服务
2+阅读 · 今天2:13
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月21日
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
7+阅读 · 4月21日
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
10+阅读 · 4月20日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+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
3+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
47+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员