This work focuses on the problem of unraveling nonlinearly mixed latent components in an unsupervised manner. The latent components are assumed to reside in the probability simplex, and are transformed by an unknown post-nonlinear mixing system. This problem finds various applications in signal and data analytics, e.g., nonlinear hyperspectral unmixing, image embedding, and nonlinear clustering. Linear mixture learning problems are already ill-posed, as identifiability of the target latent components is hard to establish in general. With unknown nonlinearity involved, the problem is even more challenging. Prior work offered a function equation-based formulation for provable latent component identification. However, the identifiability conditions are somewhat stringent and unrealistic. In addition, the identifiability analysis is based on the infinite sample (i.e., population) case, while the understanding for practical finite sample cases has been elusive. Moreover, the algorithm in the prior work trades model expressiveness with computational convenience, which often hinders the learning performance. Our contribution is threefold. First, new identifiability conditions are derived under largely relaxed assumptions. Second, comprehensive sample complexity results are presented -- which are the first of the kind. Third, a constrained autoencoder-based algorithmic framework is proposed for implementation, which effectively circumvents the challenges in the existing algorithm. Synthetic and real experiments corroborate our theoretical analyses.
翻译:这项工作侧重于以不受监督的方式解析非线性混合潜在组成部分的问题。 潜在组成部分假定位于概率简单度中, 并被未知的非线性后混合系统改造。 这个问题在信号和数据分析学中发现各种应用, 例如非线性超光谱混集、 图像嵌入和非线性集群。 线性混合学习问题已经存在错误, 因为目标潜在组成部分的可识别性一般难以确定。 由于涉及未知的非线性, 问题甚至更具有挑战性。 先前的工作为可变现的潜在组成部分识别提供了基于方程式的功能性公式。 然而, 识别性条件有些严格和不现实。 此外, 身份可识别性分析基于无限样本( 即人口), 而实际的有限抽样案例的理解则难以理解。 此外, 先前工作交易中的计算性模型明确性与计算性有关, 常常阻碍学习业绩。 我们的贡献是三重的。 首先, 新的确定性方程式基于可变现的潜在潜在组成部分的配方程式设计, 新的精确性模型分析是基于不断变现的机变的逻辑分析, 。 目前的算性分析是比较性框架 。 。 第二种, 的逻辑分析是比较性分析是比较性分析是比较性分析,,,,, 现有的的逻辑性分析是比较性分析是比较性分析是比较性分析,,,,,, 后一种比较性分析是比较性分析是比较性分析,,,,,,, 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的