Many real-world datasets are represented as tensors, i.e., multi-dimensional arrays of numerical values. Storing them without compression often requires substantial space, which grows exponentially with the order. While many tensor compression algorithms are available, many of them rely on strong data assumptions regarding its order, sparsity, rank, and smoothness. In this work, we propose TENSORCODEC, a lossy compression algorithm for general tensors that do not necessarily adhere to strong input data assumptions. TENSORCODEC incorporates three key ideas. The first idea is Neural Tensor-Train Decomposition (NTTD) where we integrate a recurrent neural network into Tensor-Train Decomposition to enhance its expressive power and alleviate the limitations imposed by the low-rank assumption. Another idea is to fold the input tensor into a higher-order tensor to reduce the space required by NTTD. Finally, the mode indices of the input tensor are reordered to reveal patterns that can be exploited by NTTD for improved approximation. Our analysis and experiments on 8 real-world datasets demonstrate that TENSORCODEC is (a) Concise: it gives up to 7.38x more compact compression than the best competitor with similar reconstruction error, (b) Accurate: given the same budget for compressed size, it yields up to 3.33x more accurate reconstruction than the best competitor, (c) Scalable: its empirical compression time is linear in the number of tensor entries, and it reconstructs each entry in logarithmic time. Our code and datasets are available at https://github.com/kbrother/TensorCodec.


翻译:许多现实世界的数据集以张量形式表示,即数值的多维数组。若不经压缩直接存储,往往需要大量空间,且该空间随张量阶数呈指数级增长。尽管现有多种张量压缩算法,但其中多数依赖于对张量阶数、稀疏性、秩及平滑性的强数据假设。本文提出TENSORCODEC——一种针对通用张量的有损压缩算法,该算法无需严格遵循强输入数据假设。TENSORCODEC融合了三项核心思想:其一为神经张量列车分解(NTTD),通过将循环神经网络整合至张量列车分解中,增强其表达能力并缓解低秩假设带来的限制;其二是将输入张量折叠为更高阶张量,以降低NTTD所需的空间;最后,通过重排输入张量的模式索引,揭示可被NTTD利用的规律以提升逼近效果。我们在8个真实数据集上的分析与实验表明,TENSORCODEC具备以下特性:(a) 紧凑性:在相似重构误差下,压缩比最高可达最佳对比方法的7.38倍;(b) 准确性:在相同压缩规模预算下,重构精度最高比最佳对比方法提升3.33倍;(c) 可扩展性:经验压缩时间随张量元素数量呈线性增长,且每个元素的对数时间内完成重构。我们的代码与数据集公开于https://github.com/kbrother/TensorCodec。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
EyeO: Autocalibrating Gaze Output with Gaze Input
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月30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
7+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
8+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
6+阅读 · 6月17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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员