The nonnegative rank of a nonnegative matrix $X$ is the smallest number of nonnegative rank-one factors that sum to $X$. Since computing the nonnegative rank is NP-hard, it is common to circumvent this issue by computing lower and upper bounds. In this paper, we propose non-convex formulations and practical implementations for four important lower bounds for the nonnegative rank, namely the fooling set bound (FSB), the rectangle covering bound (RCB), the hyperplane separation bound (HSB), and the self-scaled bound (SSB). In particular, our algorithm for computing the SSB is the first available in the literature, to the best of our knowledge. It allows us to improve the best known lower bound on the nonnegative rank for some matrices. In some cases, they coincide with the best known upper bound, thereby establishing their exact nonnegative rank for the first time. Moreover, on canonical benchmarks, we show that our non-convex approaches provide a meaningful and often competitive alternative to standard methods. The paper also provides a consolidated reference for the current state of several classical lower bounds on a large number of benchmark matrices.


翻译:非负矩阵 $X$ 的非负秩是将其分解为若干个非负秩一因子之和所需的最少因子个数。由于计算非负秩是NP难问题,通常通过计算其上下界来规避这一难题。本文针对非负秩的四个重要下界——即欺骗集界(FSB)、矩形覆盖界(RCB)、超平面分离界(HSB)和自缩放界(SSB)——提出了非凸优化形式化方法及实用实现方案。其中,据我们所知,本文提出的SSB计算算法是文献中首次实现的。该算法使我们能够改进若干矩阵已知的最佳非负秩下界。在某些情况下,这些下界与已知的最佳上界一致,从而首次确定了这些矩阵的确切非负秩。此外,在标准基准测试中,我们证明了所提出的非凸方法能提供有意义且常具竞争力的替代方案。本文还为大量基准矩阵上若干经典下界的最新研究现状提供了综合性参考。

0
下载
关闭预览

相关内容

层次和神经非负张量分解,90页ppt
专知会员服务
24+阅读 · 2022年12月25日
NeurIPS 2021 | 用简单的梯度下降算法逃离鞍点
专知会员服务
24+阅读 · 2021年12月6日
专知会员服务
40+阅读 · 2021年5月30日
专知会员服务
75+阅读 · 2020年12月7日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年7月29日
从泰勒展开来看梯度下降算法
深度学习每日摘要
13+阅读 · 2019年4月9日
博客 | 机器学习中的数学基础(凸优化)
AI研习社
14+阅读 · 2018年12月16日
简述多种降维算法
算法与数学之美
11+阅读 · 2018年9月23日
数据分析师应该知道的16种回归方法:负二项回归
数萃大数据
74+阅读 · 2018年9月16日
【干货】理解深度学习中的矩阵运算
机器学习研究会
18+阅读 · 2018年2月12日
干货|掌握机器学习数学基础之优化[1](重点知识)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月19日
精品公开课 | 随机梯度下降算法综述
七月在线实验室
13+阅读 · 2017年7月11日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2017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
6+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
6+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+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 · 5月25日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关资讯
从泰勒展开来看梯度下降算法
深度学习每日摘要
13+阅读 · 2019年4月9日
博客 | 机器学习中的数学基础(凸优化)
AI研习社
14+阅读 · 2018年12月16日
简述多种降维算法
算法与数学之美
11+阅读 · 2018年9月23日
数据分析师应该知道的16种回归方法:负二项回归
数萃大数据
74+阅读 · 2018年9月16日
【干货】理解深度学习中的矩阵运算
机器学习研究会
18+阅读 · 2018年2月12日
干货|掌握机器学习数学基础之优化[1](重点知识)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月19日
精品公开课 | 随机梯度下降算法综述
七月在线实验室
13+阅读 · 2017年7月11日
相关基金
国家自然科学基金
8+阅读 · 2017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
6+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
6+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+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