The Optimal transport (OT) problem is rapidly finding its way into machine learning. Favoring its use are its metric properties. Many problems admit solutions that guarantee only for objects embedded in metric spaces, and the use of non-metrics can complicate them. Multi-marginal OT (MMOT) generalizes OT to simultaneously transporting multiple distributions. It captures important relations that are missed if the transport is pairwise. Research on MMOT, however, has been focused on its existence, uniqueness, practical algorithms, and the choice of cost functions. There is a lack of discussion on the metric properties of MMOT, which limits its theoretical and practical use. Here, we prove that (pairwise) MMOT defines a generalized metric. We first explain the difficulty of proving this via two negative results. Afterwards, we prove key intermediate steps and then MMOT's metric properties. Finally, we show that the generalized triangle inequality of MMOT cannot be improved.
翻译:最佳运输( OT) 问题正在迅速进入机器学习中。 使用最佳运输( OT) 的问题正在迅速进入机器学习中 。 使用最佳运输( OT) 的问题是其量性能 。 许多问题都承认了只保证嵌入度量空间的物体的解决方案, 而使用非度量性能可能使这些选项复杂化。 多边际的 OT (MMOT) 将 OT 概括为同时运输多发分布。 它记录了如果运输是双向的, 就会错失的重要关系 。 但是, 对 MMOT 的研究侧重于它的存在、 独特性、 实际算法 和成本功能的选择 。 缺乏关于 MMOT 的度性能的讨论, 这限制了它的理论和实践使用 。 在这里, 我们证明 MMOT 定义了通用的 。 我们首先通过两个负面结果来解释证明这一点的难度 。 之后, 我们证明关键中间步骤, 然后是 MMOT 的衡量特性 。 最后, 我们证明MOT 的普遍三角不平等无法改善 。