Consider the task of estimating a 3-order $n \times n \times n$ tensor from noisy observations of randomly chosen entries in the sparse regime. We introduce a similarity based collaborative filtering algorithm for sparse tensor estimation and argue that it achieves sample complexity that nearly matches the conjectured computationally efficient lower bound on the sample complexity for the setting of low-rank tensors. Our algorithm uses the matrix obtained from the flattened tensor to compute similarity, and estimates the tensor entries using a nearest neighbor estimator. We prove that the algorithm recovers a low rank tensor with maximum entry-wise error (MEE) and mean-squared-error (MSE) decaying to $0$ as long as each entry is observed independently with probability $p = \Omega(n^{-3/2 + \kappa})$ for any arbitrarily small $\kappa > 0$. % as long as tensor has finite rank $r = \Theta(1)$. More generally, we establish robustness of the estimator, showing that when arbitrary noise bounded by $\epsilon \geq 0$ is added to each observation, the estimation error with respect to MEE and MSE degrades by ${\sf poly}(\epsilon)$. Consequently, even if the tensor may not have finite rank but can be approximated within $\epsilon \geq 0$ by a finite rank tensor, then the estimation error converges to ${\sf poly}(\epsilon)$. Our analysis sheds insight into the conjectured sample complexity lower bound, showing that it matches the connectivity threshold of the graph used by our algorithm for estimating similarity between coordinates.


翻译:考虑从对稀有制度随机选择条目的杂乱观测中估算 3 顺序 $\ time n\ time n\ lax n 的任务。 我们为稀有的粒度估算引入了基于相似的基于协作过滤算法, 并争论说, 它的样本复杂性接近于在低层抗冲设定中, 样本复杂性的假设值的计算效率较低。 我们的算法使用从平坦的抗冲中获取的矩阵来计算相似性, 并使用近邻的直径估值估算 。 我们证明, 算法回收了低级的 10 或, 最高自入点错误( MEE) 和 中度- 直角- eror ( MSE) 的递增到 $, 只要独立观察每个条目的概率为 $ = = omega (n) 3/2 +\ kapappa} 。 我们的矩阵使用任何任意的小调 $ > 来计算 。 只要 Eral= lior lior lial deal ral dead $.

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