The symmetric generalized eigenvalue problem (SGEP) is a fundamental concept in numerical linear algebra. It captures the solution of many classical machine learning problems such as canonical correlation analysis, independent components analysis, partial least squares, linear discriminant analysis, principal components and others. Despite this, most general solvers are prohibitively expensive when dealing with streaming data sets (i.e., minibatches) and research has instead concentrated on finding efficient solutions to specific problem instances. In this work, we develop a game-theoretic formulation of the top-$k$ SGEP whose Nash equilibrium is the set of generalized eigenvectors. We also present a parallelizable algorithm with guaranteed asymptotic convergence to the Nash. Current state-of-the-art methods require $O(d^2k)$ runtime complexity per iteration which is prohibitively expensive when the number of dimensions ($d$) is large. We show how to modify this parallel approach to achieve $O(dk)$ runtime complexity. Empirically we demonstrate that this resulting algorithm is able to solve a variety of SGEP problem instances including a large-scale analysis of neural network activations.


翻译:对称广义特征值问题(SGEP)是数值线性代数中的基本概念。它捕捉了许多经典机器学习问题的解,如典范相关分析、独立成分分析、偏最小二乘法、线性判别分析、主成分分析等。尽管如此,多数通用求解器在处理流式数据集(即小批量数据)时计算代价过高,而相关研究转而聚焦于为特定问题实例寻找高效解决方案。在本工作中,我们提出了top-$k$ SGEP的博弈论形式化描述,其纳什均衡即为广义特征向量集。我们还提出了一种可并行化算法,并保证其渐近收敛至该纳什均衡。当前最先进的方法每轮迭代需要$O(d^2k)$时间复杂度,当维度($d$)较大时计算代价过高。我们展示了如何改进这种并行方法以实现$O(dk)$时间复杂度。实验表明,该算法能有效求解多种SGEP问题实例,包括大规模神经网络激活分析。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
Artificial Intelligence: Ready to Ride the Wave? BCG 28页PPT
专知会员服务
28+阅读 · 2022年2月20日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年9月7日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月9日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月7日
Meta-Learning with Implicit Gradients
Arxiv
13+阅读 · 2019年9月10日
VIP会员
最新内容
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
7+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
12+阅读 · 6月13日
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
8+阅读 · 6月12日
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
13+阅读 · 6月12日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
Artificial Intelligence: Ready to Ride the Wave? BCG 28页PPT
专知会员服务
28+阅读 · 2022年2月20日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年9月7日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员