As tensors become widespread in modern data analysis, Tucker low-rank Principal Component Analysis (PCA) has become essential for dimensionality reduction and structural discovery in tensor datasets. Motivated by the common scenario where large-scale tensors are distributed across diverse geographic locations, this paper investigates tensor PCA within a distributed framework where direct data pooling is impractical. We offer a comprehensive analysis of three specific scenarios in distributed Tensor PCA: a homogeneous setting in which tensors at various locations are generated from a single noise-affected model; a heterogeneous setting where tensors at different locations come from distinct models but share some principal components, aiming to improve estimation across all locations; and a targeted heterogeneous setting, designed to boost estimation accuracy at a specific location with limited samples by utilizing transferred knowledge from other sites with ample data. We introduce novel estimation methods tailored to each scenario, establish statistical guarantees, and develop distributed inference techniques to construct confidence regions. Our theoretical findings demonstrate that these distributed methods achieve sharp rates of accuracy by efficiently aggregating shared information across different tensors, while maintaining reasonable communication costs. Empirical validation through simulations and real-world data applications highlights the advantages of our approaches, particularly in managing heterogeneous tensor data.


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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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