Methods and algorithms that work with data on nonlinear manifolds are collectively summarised under the term `Riemannian computing'. In practice, curvature can be a key limiting factor for the performance of Riemannian computing methods. Yet, curvature can also be a powerful tool in the theoretical analysis of Riemannian algorithms. In this work, we investigate the sectional curvature of the Stiefel and Grassmann manifold from the quotient space view point. On the Grassmannian, tight curvature bounds are known since the late 1960ies. On the Stiefel manifold under the canonical metric, it was believed that the sectional curvature does not exceed 5/4. For both of these manifolds, the sectional curvature is given by the Frobenius norm of certain structured commutator brackets of skew-symmetric matrices. We provide refined inequalities for such terms and pay special attention to the maximizers of the curvature bounds. In this way, we prove that the global bound of 5/4 for Stiefel holds indeed. With this addition, a complete account of the curvature bounds in all admissible dimensions is obtained. We observe that `high curvature means low-rank', more precisely, for the Stiefel and Grassmann manifolds, the global curvature maximum is attained at tangent plane sections that are spanned by rank-two matrices. Numerical examples are included for illustration purposes.


翻译:处理非线性流形上数据的方法与算法被统称为“黎曼计算”。在实践中,曲率是限制黎曼计算方法性能的关键因素。同时,曲率也能成为黎曼算法理论分析中的有力工具。本文从商空间视角研究了Stiefel流形与Grassmann流形的截面曲率。对于Grassmann流形,自20世纪60年代末起其紧致曲率界便已为人所知;而关于标准度量下的Stiefel流形,此前研究者认为其截面曲率不超过5/4。这两类流形的截面曲率均由特定结构化的反对称矩阵交换子括号的Frobenius范数定义。我们对此类项给出了精细不等式,并特别关注了曲率界的极大值点。通过这一方法,我们严格证明了Stiefel流形5/4的全局上界确实成立。基于此补充,我们获得了所有允许维度下曲率界的完整刻画。进一步发现“高曲率意味着低秩”——具体而言,对Stiefel与Grassmann流形,全局曲率最大值出现在由秩为二的矩阵张成的切平面截面上。文中附有数值示例以作说明。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【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
35+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
13+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
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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月12日
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月11日
VIP会员
最新内容
无人机已改变战场,但并未解决指挥问题
专知会员服务
3+阅读 · 8月14日
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
10+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
15+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
相关VIP内容
相关资讯
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
13+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
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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员