Sparse principal component analysis (PCA) aims at mapping large dimensional data to a linear subspace of lower dimension. By imposing loading vectors to be sparse, it performs the double duty of dimension reduction and variable selection. Sparse PCA algorithms are usually expressed as a trade-off between explained variance and sparsity of the loading vectors (i.e., number of selected variables). As a high explained variance is not necessarily synonymous with relevant information, these methods are prone to select irrelevant variables. To overcome this issue, we propose an alternative formulation of sparse PCA driven by the false discovery rate (FDR). We then leverage the Terminating-Random Experiments (T-Rex) selector to automatically determine an FDR-controlled support of the loading vectors. A major advantage of the resulting T-Rex PCA is that no sparsity parameter tuning is required. Numerical experiments and a stock market data example demonstrate a significant performance improvement.


翻译:稀疏主成分分析旨在将高维数据映射到较低维度的线性子空间。通过强制载荷向量稀疏化,它同时实现降维与变量选择的双重功能。稀疏主成分分析算法通常被表述为解释方差与载荷向量稀疏度(即所选变量数量)之间的权衡。由于高解释方差未必等同于相关信息,此类方法易导致无关变量的误选。为解决这一问题,我们提出以错误发现率驱动的稀疏主成分分析替代方案。进而利用终止-随机实验选择器自动确定经FDR控制的载荷向量支撑集。由此产生的T-Rex PCA方法具有无需调节稀疏度参数的重要优势。数值实验与股票市场数据案例表明该方法性能显著提升。

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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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