We study principal component analysis (PCA) under memory constraints, a setting that is increasingly important in large-scale data analysis. Our focus is on Oja's algorithm, which is a one-pass, memory-efficient algorithm requiring only $O(p)$ storage in the rank-one case and $O(pk)$ storage for $k$- PCA. The main goal is to develop a procedure based on Oja's algorithm that is optimal without prior knowledge of the eigengap, which is otherwise needed to tune the learning rates effectively. We do this by first introducing a geometric perspective on the convergence of $k$-PCA: by embedding the Oja iterates into the exterior space, we establish an exact equivalence between $k$-PCA in the ambient space and $1$-PCA in the exterior space. This geometric viewpoint enables us to establish several convergence guarantees, including one based only on a single learning-rate schedule. Building on this geometric perspective, we develop an averaging theory for $k$-PCA and show that the resulting averaged estimator is adaptive: it achieves the nearly optimal convergence rate without prior knowledge of the eigengap. As an application, we construct memory-efficient estimators for elliptical component analysis (ECA) \cite{han2014scale,han2018eca}. Simulation studies and real data analysis are conducted to demonstrate the benefits of our proposed algorithms.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

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。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
AAAI 2020论文解读:关注实体以更好地理解文本
AI科技评论
17+阅读 · 2019年11月20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
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18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
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
PCA的基本数学原理
算法与数学之美
12+阅读 · 2017年8月8日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
0+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
3+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
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
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
8+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
8+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
8+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
8+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
10+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
4+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
11+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
AAAI 2020论文解读:关注实体以更好地理解文本
AI科技评论
17+阅读 · 2019年11月20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
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18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
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
PCA的基本数学原理
算法与数学之美
12+阅读 · 2017年8月8日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
0+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
3+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
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