As a step towards establishing homotopy-theoretic foundations for topological data analysis (TDA), we introduce and study homotopy interleavings between filtered topological spaces. These are homotopy-invariant analogues of interleavings, objects commonly used in TDA to articulate stability and inference theorems. Intuitively, whereas a strict interleaving between filtered spaces $X$ and $Y$ certifies that $X$ and $Y$ are approximately isomorphic, a homotopy interleaving between $X$ and $Y$ certifies that $X$ and $Y$ are approximately weakly equivalent. The main results of this paper are that homotopy interleavings induce an extended pseudometric $d_{HI}$ on filtered spaces, and that this is the universal pseudometric satisfying natural stability and homotopy invariance axioms. To motivate these axioms, we also observe that $d_{HI}$ (or more generally, any pseudometric satisfying these two axioms and an additional "homology bounding" axiom) can be used to formulate lifts of several fundamental TDA theorems from the algebraic (homological) level to the level of filtered spaces. Finally, we consider the problem of establishing a persistent Whitehead theorem in terms of homotopy interleavings. We provide a counterexample to a naive formulation of the result.


翻译:作为建立用于地形数据分析的同质理论基础(TDA)的一步,我们引入并研究过滤的表层空间之间的同质透析。这些是透过的表层空间之间的同质透析和同质透析。这些是透过的空格中通常用来表达稳定性和推导定理的同质同义模拟。直觉中,在过滤的空格之间严格交叉,X美元和Y美元证明美元大约是异式的,一种在X美元和Y美元之间的同质透析,这证明X美元和Y美元之间的同质透透析大约是微弱的。本文的主要结果是,同质透析在过滤的空格上引出一个延伸的假称 $d ⁇ HI}, 而这是通用的假称满足自然稳定性和异性xxx的共性。为了激励这些异性,我们还观察到, 美元和Y美元(或更一般地)在X美元和Y美元之间的同质互透透析中, 证明美元是大约的美元和Y美元之间的等值等值等值等值的等值。 本文的主要结果是用来确定一个“xiom ”最后一个“xa-mamamamamamamama 。我们可以从一个基本的平面的“xmamatomamamamamamamamamamamama ” 。

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