論文の概要: Exploring the non-convexity in machine learning using quantum-inspired optimization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.07947v1
• Date: Fri, 08 May 2026 16:15:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-11 19:43:39.192685
• Title: Exploring the non-convexity in machine learning using quantum-inspired optimization
• Title（参考訳）: 量子インスパイアされた最適化を用いた機械学習の非凸性探索
• Authors: Kandula Eswara Sai Kumar, Parth Dhananjay Danve, Abhishek Chopra, Rut Lineswala,
• Abstract要約: 機械学習のエスカレートする複雑さは、非次元ロバストネス最適化問題を克服する必要がある。 従来のアプローチは、オンザフライの検索方式に依存しており、これらの問題を克服することができないことが多い。 我々は,非機械学習の本質的抽出をグローバルに統一的に探索することを提案する。 以上の結果から,a-Mの導入は,非機械学習の難問をグローバルに検索する上で有効であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The escalating complexity of modern machine learning necessitates solving challenging non-convex optimization problems, particularly in high-dimensional regimes and scenarios contaminated by gross outliers. Traditional approaches, relying on convex relaxations or specialized local search heuristics, frequently succumb to suboptimal local minima and fail to recover the true underlying discrete structures. In this paper, we propose treating these non-convex challenges as a global search problem and introduce a unified framework based on Quantum-Inspired Evolutionary Optimization (QIEO). By leveraging a probabilistic representation inspired by quantum superposition, QIEO maintains a global view of the search space, enabling it to tunnel through local optima that trap conventional gradient-based and greedy solvers. We comprehensively evaluate QIEO across diverse non-convex applications, including sparse signal recovery (gene expression analysis and compressed sensing) and robust linear regression. Extensive benchmarking against state-of-the-art continuous solvers (ADAM, Differential Evolution), classical metaheuristics (Genetic Algorithms), and specialized non-convex algorithms (Iterative Hard Thresholding) demonstrates that QIEO consistently achieves superior structural fidelity, lower mean squared error, and enhanced robustness without support inflation. Our findings suggest that embracing a quantum-inspired global search provides a resilient, unified paradigm for overcoming the inherent intractability of discrete nonconvex machine learning landscapes.
• Abstract（参考訳）: 現代の機械学習のエスカレートする複雑さは、特に高次元のレシエーションや、粗悪なアウトリーチによって汚染されたシナリオにおいて、非凸最適化問題の解決を必要とする。 凸緩和や専門的な局所探索ヒューリスティックに依存する伝統的なアプローチは、しばしば最適な局所最小値に傾倒し、真の基盤となる離散構造の回復に失敗する。 本稿では,これらの非凸課題をグローバル検索問題として扱うことを提案し,量子インスパイアされた進化最適化(QIEO)に基づく統一フレームワークを提案する。 量子重ね合わせにインスパイアされた確率的表現を活用することで、QIEOは探索空間のグローバルなビューを維持し、従来の勾配ベースおよび強欲な解をトラップする局所最適をトンネルすることを可能にする。 我々は、疎信号回復(遺伝子発現解析と圧縮センシング)や頑健な線形回帰など、様々な非凸アプリケーションにまたがるQIEOを包括的に評価する。 最先端連続解法 (ADAM, Differential Evolution) 、古典的メタヒューリスティックス (Genetic Algorithms) 、特殊非凸アルゴリズム (Iterative Hard Thresholding) に対する広範囲なベンチマークは、QIEOが常に優れた構造的忠実性、平均二乗誤差の低減、インフレーションをサポートしない堅牢性の向上を実現していることを示している。 我々の研究結果は、量子にインスパイアされたグローバル検索を採用することで、離散非凸機械学習ランドスケープの固有の魅力を克服する、レジリエントで統一されたパラダイムが提供されることを示唆している。

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