This paper proposes a distributed version of Determinant Point Processing (DPP) inference to enhance multi-source data diversification under limited communication bandwidth. DPP is a popular probabilistic approach that improves data diversity by enforcing the repulsion of elements in the selected subsets. The well-studied Maximum A Posteriori (MAP) inference in DPP aims to identify the subset with the highest diversity quantified by DPP. However, this approach is limited by the presumption that all data samples are available at one point, which hinders its applicability to real-world applications such as traffic datasets where data samples are distributed across sources and communication between them is band-limited. Inspired by the techniques used in Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) communication systems, we propose a strategy for performing MAP inference among distributed sources. Specifically, we show that a lower bound of the diversity-maximized distributed sample selection problem can be treated as a power allocation problem in MIMO systems. A determinant-preserved sparse representation of selected samples is used to perform sample precoding in local sources to be processed by DPP. Our method does not require raw data exchange among sources, but rather a band-limited feedback channel to send lightweight diversity measures, analogous to the CSI message in MIMO systems, from the center to data sources. The experiments show that our scalable approach can outperform baseline methods, including random selection, uninformed individual DPP with no feedback, and DPP with SVD-based feedback, in both i.i.d and non-i.i.d setups. Specifically, it achieves 1 to 6 log-difference diversity gain in the latent representation of CIFAR-10, CIFAR-100, StanfordCars, and GTSRB datasets.


翻译:本文提出一种分布式行列式点过程(DPP)推断方法,旨在有限通信带宽下增强多源数据的多样性。DPP是一种流行的概率方法,通过强制所选子集中元素间的排斥作用来提升数据多样性。DPP中广泛研究的最大后验(MAP)推断旨在识别由DPP量化的多样性最高的子集。然而,该方法受限于所有数据样本需集中于单一点的假设,这阻碍了其在交通数据集等实际应用中的适用性——此类应用中数据样本分散于各数据源,且源间通信带宽受限。受多输入多输出(MIMO)通信系统技术启发,我们提出一种在分布式数据源间执行MAP推断的策略。具体而言,我们证明多样性最大化的分布式样本选择问题的下界可转化为MIMO系统中的功率分配问题。通过采用保留行列式的稀疏表示对选定样本进行局部源端的样本预编码,以供DPP处理。本方法无需在数据源间交换原始数据,仅需一条带宽受限的反馈信道,用于从中心向数据源发送轻量级多样性度量(相当于MIMO系统中的CSI消息)。实验表明,在独立同分布与非独立同分布场景下,本可扩展方法均优于基线方法(包括随机选择、无反馈的独立单源DPP、基于SVD反馈的DPP)。具体而言,在CIFAR-10、CIFAR-100、StanfordCars和GTSRB数据集的潜在表示上,该方法可实现1到6个对数单位的多样性增益。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天8:04
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:59
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
4+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
11+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
相关基金
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员