We introduce a convergent hierarchy of lower bounds on the minimum value of a real homogeneous polynomial over the sphere. The main practical advantage of our hierarchy over the sum-of-squares (SOS) hierarchy is that the lower bound at each level of our hierarchy is obtained by a minimum eigenvalue computation, as opposed to the full semidefinite program (SDP) required at each level of SOS. In practice, this allows us to go to much higher levels than are computationally feasible for the SOS hierarchy. For both hierarchies, the underlying space at the $k$-th level is the set of homogeneous polynomials of degree $2k$. We prove that our hierarchy converges as $O(1/k)$ in the level $k$, matching the best-known convergence of the SOS hierarchy when the number of variables $n$ is less than the half-degree $d$ (the best-known convergence of SOS when $n \geq d$ is $O(1/k^2)$). More generally, we introduce a convergent hierarchy of minimum eigenvalue computations for minimizing the inner product between a real tensor and an element of the spherical Segre-Veronese variety, with similar convergence guarantees. As examples, we obtain hierarchies for computing the (real) tensor spectral norm, and for minimizing biquadratic forms over the sphere. Hierarchies of eigencomputations for more general constrained polynomial optimization problems are discussed.


翻译:我们提出了一组收敛的下界层级,用于计算实齐次多项式在球面上的最小值。与平方和(SOS)层级相比,我们的层级在实际应用中的主要优势在于:每一层下界可通过最小特征值计算获得,而无需像SOS层级那样在每个水平求解完整的半定规划(SDP)。实践中,这使得我们能够达到远高于SOS层级计算可行性的水平。对于两个层级,第k层的基础空间均为次数为2k的齐次多项式集合。我们证明该层级在水平k处以O(1/k)的速度收敛,当变量数n小于半次数d时(当n≥d时SOS的最佳已知收敛速度为O(1/k^2)),这与SOS层级的最佳已知收敛速度相匹配。更一般地,我们引入了一组收敛的特征计算层级,用于最小化实张量与球面Segre-Veronese簇元素之间的内积,并具有类似的收敛保证。作为示例,我们获得了计算(实)张量谱范数的层级,以及最小化球面上双二次型的层级。文中还讨论了更一般的约束多项式优化问题的特征计算层级。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月13日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月11日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关资讯
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员