Unbalanced optimal transport (UOT) provides a flexible way to match or compare nonnegative finite Radon measures. However, UOT requires a predefined ground transport cost, which may misrepresent the data's underlying geometry. Choosing such a cost is particularly challenging when datasets live in heterogeneous spaces, often motivating practitioners to adopt Gromov-Wasserstein formulations. To address this challenge, we introduce cost-regularized unbalanced optimal transport (CR-UOT), a framework that allows the ground cost to vary while allowing mass creation and removal. We show that CR-UOT incorporates unbalanced Gromov-Wasserstein type problems through families of inner-product costs parameterized by linear transformations, enabling the matching of measures or point clouds across Euclidean spaces. We develop algorithms for such CR-UOT problems using entropic regularization and demonstrate that this approach improves the alignment of heterogeneous single-cell omics profiles, especially when many cells lack direct matches.


翻译:非平衡最优传输(UOT)为匹配或比较非负有限拉东测度提供了一种灵活的方法。然而,UOT需要预先定义基础传输成本,这可能无法准确反映数据的底层几何结构。当数据集存在于异构空间时,选择合适的成本尤为困难,这常常促使实践者采用Gromov-Wasserstein 公式。为解决这一挑战,我们引入了成本正则化非平衡最优传输(CR-UOT)框架,该框架允许基础传输成本变化,同时支持质量的生成与移除。我们证明,通过由线性变换参数化的内积成本族,CR-UOT能够涵盖非平衡Gromov-Wasserstein 类型问题,从而实现跨欧几里得空间的测度或点云匹配。我们利用熵正则化为此类CR-UOT问题开发了算法,并证明该方法能够提升异构单细胞组学谱的对齐效果,尤其是在大量细胞缺乏直接匹配的情况下。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CMU博士论文】最优传输的统计推断
专知会员服务
28+阅读 · 2024年5月29日
【Google-Marco Cuturi】最优传输,339页ppt,Optimal Transport
专知会员服务
49+阅读 · 2021年10月26日
专知会员服务
47+阅读 · 2021年7月26日
重磅发布:基于 PyTorch 的深度文本匹配工具 MatchZoo-py
中国科学院网络数据重点实验室
16+阅读 · 2019年8月26日
【学界】虚拟对抗训练:一种新颖的半监督学习正则化方法
GAN生成式对抗网络
10+阅读 · 2019年6月9日
机器学习中的最优化算法总结
人工智能前沿讲习班
22+阅读 · 2019年3月22日
推荐算法:Match与Rank模型的交织配合
从0到1
15+阅读 · 2017年12月18日
深度文本匹配开源工具(MatchZoo)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年12月5日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年6月30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 · 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 · 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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月2日
VIP会员
相关资讯
重磅发布:基于 PyTorch 的深度文本匹配工具 MatchZoo-py
中国科学院网络数据重点实验室
16+阅读 · 2019年8月26日
【学界】虚拟对抗训练:一种新颖的半监督学习正则化方法
GAN生成式对抗网络
10+阅读 · 2019年6月9日
机器学习中的最优化算法总结
人工智能前沿讲习班
22+阅读 · 2019年3月22日
推荐算法:Match与Rank模型的交织配合
从0到1
15+阅读 · 2017年12月18日
深度文本匹配开源工具(MatchZoo)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年12月5日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年6月30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 · 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 · 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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员