Estimating the number of components is a fundamental challenge in unsupervised learning, particularly when dealing with high-dimensional data with many components or severely imbalanced component sizes. This paper addresses this challenge for classical Gaussian mixture models. The proposed estimator is simple: center the data, compute the singular values of the centered matrix, and count those above a threshold. No iterative fitting, no likelihood calculation, and no prior knowledge of the number of components are required. We prove that, under a mild separation condition on the component centers, the estimator consistently recovers the true number of components. The result holds in high-dimensional settings where the dimension can be much larger than the sample size. It also holds when the number of components grows to the smaller of the dimension and the sample size, even under severe imbalance among component sizes. Computationally, the method is extremely fast: for example, it processes ten million samples in one hundred dimensions within one minute. Extensive experimental studies confirm its accuracy in challenging settings such as high dimensionality, many components, and severe class imbalance.


翻译:估计分量数量是无监督学习中的一项基本挑战,尤其是在处理高维数据、包含大量分量或分量规模严重失衡的情况下。本文针对经典高斯混合模型解决了这一难题。所提出的估计器简单高效:将数据中心化,计算中心化矩阵的奇异值,并统计超过阈值的奇异值个数。该方法无需迭代拟合、无需计算似然函数,也无需事先了解分量数量。我们证明,在分量中心满足温和分离条件的情况下,该估计器能够一致地恢复真实的分量数量。该结论适用于维度远大于样本量的高维场景,也适用于分量数量增长至维度与样本量中较小者的情况,即使分量规模严重失衡依然成立。在计算方面,该方法极其快速:例如,它能在1分钟内处理一亿个样本、一百维的数据。大量实验研究表明,该方法在高维性、多分量及严重类别失衡等挑战性场景下具有准确性。

0
下载
关闭预览

相关内容

奇异值是矩阵里的概念,一般通过奇异值分解定理求得。设A为m*n阶矩阵,q=min(m,n),A*A的q个非负特征值的算术平方根叫作A的奇异值。奇异值分解是线性代数和矩阵论中一种重要的矩阵分解法,适用于信号处理和统计学等领域。
【博士论文】利用图结构加速稀疏计算
专知会员服务
18+阅读 · 2025年3月6日
《基于高斯混合流和入包的异常检测》2023最新57页论文
专知会员服务
29+阅读 · 2023年5月15日
解读 | 得见的高斯过程
机器学习算法与Python学习
14+阅读 · 2019年2月13日
在TensorFlow中对比两大生成模型:VAE与GAN
机器之心
12+阅读 · 2017年10月23日
国家自然科学基金
14+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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 · 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
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
3+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
【博士论文】利用图结构加速稀疏计算
专知会员服务
18+阅读 · 2025年3月6日
《基于高斯混合流和入包的异常检测》2023最新57页论文
专知会员服务
29+阅读 · 2023年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
14+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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 · 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