The power method is a classical algorithm with broad applications in machine learning tasks, including streaming PCA, spectral clustering, and low-rank matrix approximation. The distilled purpose of the vanilla power method is to determine the largest eigenvalue (in absolute modulus) and its eigenvector of a matrix. A momentum-based scheme can be used to accelerate the power method, but achieving an optimal convergence rate with existing algorithms critically relies on additional spectral information that is unavailable at run-time, and sub-optimal initializations can result in divergence. In this paper, we provide a pair of novel momentum-based power methods, which we call the delayed momentum power method (DMPower) and a streaming variant, the delayed momentum streaming method (DMStream). Our methods leverage inexact deflation and are capable of achieving near-optimal convergence with far less restrictive hyperparameter requirements. We provide convergence analyses for both algorithms through the lens of perturbation theory. Further, we experimentally demonstrate that DMPower routinely outperforms the vanilla power method and that both algorithms match the convergence speed of an oracle running existing accelerated methods with perfect spectral knowledge.


翻译:动力法是一种古典算法,在机器学习任务中广泛应用,包括流成的五氯苯甲醚、光谱聚集和低级矩阵近似。香草动力法的蒸馏目的是确定最大动力值(绝对模量)及其母体的成因。一个基于动力的方法可以用来加速动力法,但与现有算法实现最佳趋同率则关键依赖于在运行时无法获得的额外光谱信息,而亚最佳初始化则可能导致差异。在本文中,我们提供了一对新型动力法,我们称之为延迟动力法(DMPower)和一个流变体,即延迟动力流法(DMStream)。我们的方法具有超自然通缩效应,能够实现接近最佳的趋同,而限制性要少得多的超光谱仪要求。我们通过扰动理论的透镜为这两种算法提供趋同分析。此外,我们实验性地证明,DMPower经常超越了香草动力法,而且这两种算法都符合加速的趋同率或快速的光谱。

0
下载
关闭预览

相关内容

【KDD2021】图神经网络,NUS- Xavier Bresson教授
专知会员服务
62+阅读 · 2021年8月20日
专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+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
16+阅读 · 2018年12月24日
深度学习医学图像分析文献集
机器学习研究会
18+阅读 · 2017年10月13日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月14日
Arxiv
4+阅读 · 2021年7月1日
Arxiv
5+阅读 · 2018年5月31日
Arxiv
3+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
相关VIP内容
【KDD2021】图神经网络,NUS- Xavier Bresson教授
专知会员服务
62+阅读 · 2021年8月20日
专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
相关资讯
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+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
16+阅读 · 2018年12月24日
深度学习医学图像分析文献集
机器学习研究会
18+阅读 · 2017年10月13日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员