This paper considers the problem of completing a rating matrix based on sub-sampled matrix entries as well as observed social graphs and hypergraphs. We show that there exists a \emph{sharp threshold} on the sample probability for the task of exactly completing the rating matrix -- the task is achievable when the sample probability is above the threshold, and is impossible otherwise -- demonstrating a phase transition phenomenon. The threshold can be expressed as a function of the ``quality'' of hypergraphs, enabling us to \emph{quantify} the amount of reduction in sample probability due to the exploitation of hypergraphs. This also highlights the usefulness of hypergraphs in the matrix completion problem. En route to discovering the sharp threshold, we develop a computationally efficient matrix completion algorithm that effectively exploits the observed graphs and hypergraphs. Theoretical analyses show that our algorithm succeeds with high probability as long as the sample probability exceeds the aforementioned threshold, and this theoretical result is further validated by synthetic experiments. Moreover, our experiments on a real social network dataset (with both graphs and hypergraphs) show that our algorithm outperforms other state-of-the-art matrix completion algorithms.


翻译:本文考虑基于子采样矩阵元素以及观测到的社交图和超图来完成评分矩阵的问题。我们证明了在精确完成评分矩阵的任务中存在一个关于采样概率的*尖锐阈值*——当采样概率高于该阈值时任务可实现,否则不可实现——这展示了一个相变现象。该阈值可表示为超图“质量”的函数,使我们能够*量化*利用超图所带来的采样概率降低幅度。这也凸显了超图在矩阵补全问题中的实用性。在发现尖锐阈值的过程中,我们开发了一种计算高效的矩阵补全算法,该算法能有效利用观测到的图和超图。理论分析表明,只要采样概率超过上述阈值,我们的算法就能以高概率成功,这一理论结果也得到了合成实验的验证。此外,在真实社交网络数据集(同时包含图和超图)上的实验表明,我们的算法优于其他现有最优的矩阵补全算法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2023新书】超图计算,Hypergraph Computation,251页pdf
专知会员服务
81+阅读 · 2023年5月29日
【CVPR2021】探索图像超分辨率中的稀疏性以实现高效推理
专知会员服务
47+阅读 · 2020年12月4日
基于深度学习的图像超分辨率最新进展与趋势【附PDF】
人工智能前沿讲习班
15+阅读 · 2019年2月27日
深度学习图像超分辨率最新综述:从模型到应用
炼数成金订阅号
65+阅读 · 2019年2月20日
一文概览基于深度学习的超分辨率重建架构
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
5+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
1+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
2+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
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
1+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
致命七类无人机:无人机时代的演进型合成兵种
《异构无人水面艇集群作战自主制导算法》130页
《人工智能能通过美国陆军战争学院吗?》报告
军事域人工智能驱动系统的治理
专知会员服务
4+阅读 · 9月14日
相关VIP内容
【2023新书】超图计算,Hypergraph Computation,251页pdf
专知会员服务
81+阅读 · 2023年5月29日
【CVPR2021】探索图像超分辨率中的稀疏性以实现高效推理
专知会员服务
47+阅读 · 2020年12月4日
相关基金
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
5+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
1+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
2+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
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
1+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