論文の概要: Spectral convergence of diffusion maps: improved error bounds and an
alternative normalisation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.02037v3
- Date: Wed, 7 Apr 2021 22:44:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-11-25 18:03:34.553222
- Title: Spectral convergence of diffusion maps: improved error bounds and an
alternative normalisation
- Title(参考訳): 拡散写像のスペクトル収束:改良された誤差境界と代替正規化
- Authors: Caroline L. Wormell and Sebastian Reich
- Abstract要約: 本稿では,分布がハイパートーラス上でサポートされているモデルの場合の誤差境界を改善するために,新しい手法を用いる。
我々は、スペクトルデータと演算子離散化のノルム収束の両方に対して、長年のポイントワイズ誤差境界と一致する。
また、シンクホーン重みに基づく拡散写像の別の正規化も導入する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.6091702876917281
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Diffusion maps is a manifold learning algorithm widely used for
dimensionality reduction. Using a sample from a distribution, it approximates
the eigenvalues and eigenfunctions of associated Laplace-Beltrami operators.
Theoretical bounds on the approximation error are however generally much weaker
than the rates that are seen in practice. This paper uses new approaches to
improve the error bounds in the model case where the distribution is supported
on a hypertorus. For the data sampling (variance) component of the error we
make spatially localised compact embedding estimates on certain Hardy spaces;
we study the deterministic (bias) component as a perturbation of the
Laplace-Beltrami operator's associated PDE, and apply relevant spectral
stability results. Using these approaches, we match long-standing pointwise
error bounds for both the spectral data and the norm convergence of the
operator discretisation.
We also introduce an alternative normalisation for diffusion maps based on
Sinkhorn weights. This normalisation approximates a Langevin diffusion on the
sample and yields a symmetric operator approximation. We prove that it has
better convergence compared with the standard normalisation on flat domains,
and present a highly efficient algorithm to compute the Sinkhorn weights.
- Abstract(参考訳): 拡散写像は次元の縮小に広く用いられる多様体学習アルゴリズムである。
分布からのサンプルを用いて、関連するラプラス・ベルトラミ作用素の固有値と固有関数を近似する。
しかし近似誤差に関する理論的境界は、一般に実際に見られる速度よりも弱い。
本稿では,分布がハイパートーラス上でサポートされているモデルの場合の誤差境界を改善するために,新しい手法を用いる。
誤差の標本化(分散)成分について、空間的局所化されたコンパクト埋め込み推定をハーディ空間上で行い、ラプラス・ベルトラミ作用素の関連するPDEの摂動として決定論的(バイアス)成分を研究し、関連するスペクトル安定性結果を適用する。
これらの手法を用いて、スペクトルデータと演算子離散化のノルム収束の両方に対して、長期間の点誤り境界をマッチングする。
また、シンクホーン重みに基づく拡散写像の代替正規化を導入する。
この正規化はサンプル上のランジュバン拡散を近似し、対称作用素近似を与える。
平坦な領域の標準正規化と比較して収束性が良好であることを示し, シンクホーン重みを計算するための高効率なアルゴリズムを提案する。
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