Many fundamental low-rank optimization problems, such as matrix completion, phase synchronization/retrieval, power system state estimation, and robust PCA, can be formulated as the matrix sensing problem. Two main approaches for solving matrix sensing are based on semidefinite programming (SDP) and Burer-Monteiro (B-M) factorization. The SDP method suffers from high computational and space complexities, whereas the B-M method may return a spurious solution due to the non-convexity of the problem. The existing theoretical guarantees for the success of these methods have led to similar conservative conditions, which may wrongly imply that these methods have comparable performances. In this paper, we shed light on some major differences between these two methods. First, we present a class of structured matrix completion problems for which the B-M methods fail with an overwhelming probability, while the SDP method works correctly. Second, we identify a class of highly sparse matrix completion problems for which the B-M method works and the SDP method fails. Third, we prove that although the B-M method exhibits the same performance independent of the rank of the unknown solution, the success of the SDP method is correlated to the rank of the solution and improves as the rank increases. Unlike the existing literature that has mainly focused on those instances of matrix sensing for which both SDP and B-M work, this paper offers the first result on the unique merit of each method over the alternative approach.


翻译:许多根本性的低层次优化问题,如矩阵完成、阶段同步/回收、电力系统国家估计和稳健的五氯苯甲醚等,都可作为矩阵感测问题。解决矩阵感测的两种主要方法基于半不完全程序(SDP)和布勒-蒙泰罗(B-M)的因数化。SDP方法存在高计算和空间复杂性,而B-M方法则可能由于问题不协调而返回一个虚假的完成问题,而B-M方法可能由于问题不协调而使B-M方法产生高度稀少的完成问题。目前对这些方法的成功的理论保证导致了类似的保守条件,这可能错误地意味着这些方法具有相似的效绩。在本文件中,我们揭示了这两种方法之间的一些重大差异。首先,我们提出了一组结构化的矩阵完成问题,而B-M方法在极有可能以极大的可能性失败,而而SDP方法的正确性能则可能返回到一个高度稀少的矩阵问题,而B-M方法和SDP方法的失败。第三,尽管B-M方法显示的性能与未知的解决办法的等级不同,而SDP方法的成功主要在于S-DP方法与S-DP方法在每一种形式上的结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
69+阅读 · 2022年7月11日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月30日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员