Supervised machine learning pipelines trained on features derived from persistent homology have been experimentally observed to ignore much of the information contained in a persistence diagram. Computing persistence diagrams is often the most computationally demanding step in such a pipeline, however. To explore this dynamic, we introduce several methods to generate topological feature vectors from unreduced boundary matrices and investigate their theoretical and computational properties. We compared the performance of pipelines trained on vectorizations of unreduced PDs to vectorizations of fully-reduced PDs across several data and task types. Our results indicate that models trained on PDs built from unreduced diagrams can perform on par and even outperform those trained on fully-reduced diagrams on some tasks. We also benchmarked the computational performance of an algorithm for computing unreduced diagrams, which was implemented as a heavily modified version of Ripser. These computations are parallelizable and required an order of magnitude less memory on average compared to computing full persistence diagrams. Our results suggest that machine learning pipelines which incorporate topology-based features may benefit in terms of computational cost and performance by utilizing information contained in unreduced boundary matrices.


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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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