Multiway data analysis is aimed at inferring patterns from data represented as a multi-dimensional array. Estimating covariance from multiway data is a fundamental statistical task, however, the intrinsic high dimensionality poses significant statistical and computational challenges. Recently, several factorized covariance models, paired with estimation algorithms, have been proposed to circumvent these obstacles. Despite several promising results on the algorithmic front, it remains under-explored whether and when such a model is valid. To address this question, we define the notion of Kronecker-separable multiway covariance, which can be written as a sum of $r$ tensor products of mode-wise covariances. The question of whether a given covariance can be represented as a separable multiway covariance is then reduced to an equivalent question about separability of quantum states. Using this equivalence, it follows directly that a generic multiway covariance tends to be non-separable (even if $r \to \infty$), and moreover, finding its best separable approximation is NP-hard. These observations imply that factorized covariance models are restrictive and should be used only when there is a compelling rationale for such a model.


翻译:多路数据分析旨在从表示为多维数组的数据中推断模式。从多路数据中估计协方差是一项基础统计任务,然而其固有的高维度带来了显著的统计和计算挑战。近期,学者们提出了若干因子化协方差模型及其估计算法以规避这些障碍。尽管算法层面取得了多项有前景的成果,但此类模型是否以及何时有效仍鲜有探索。为回答这一问题,我们定义了克罗内克可分离多路协方差的概念,该协方差可表示为 $r$ 个模式协方差张量积之和。于是,给定协方差能否表示为可分离多路协方差的问题,被等价转化为量子态的可分离性问题。利用这一等价性,可直接推知:一般多路协方差倾向于不可分离(即使 $r \to \infty$),此外,寻找其最佳可分离逼近是NP困难的。这些观察表明,因子化协方差模型具有局限性,仅当存在充分理由支持此类模型时才应使用。

0
下载
关闭预览

相关内容

【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
重磅开讲:图灵奖得主—— Joseph Sifakis
THU数据派
0+阅读 · 2022年6月13日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Twitter大佬在线讲座:GNN through the Lens of Curvature
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月12日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
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
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
0+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 · 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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月21日
VIP会员
最新内容
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
2+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
5+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
6+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
9+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
相关资讯
重磅开讲:图灵奖得主—— Joseph Sifakis
THU数据派
0+阅读 · 2022年6月13日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Twitter大佬在线讲座:GNN through the Lens of Curvature
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月12日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
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
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
0+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 · 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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员