In this paper we introduce a new consistency-based approach for defining and solving nonnegative/positive matrix and tensor completion problems. The novelty of the framework is that instead of artificially making the problem well-posed in the form of an application-arbitrary optimization problem, e.g., minimizing a bulk structural measure such as rank or norm, we show that a single property/constraint -- preserving unit-scale consistency -- guarantees both existence of a solution and, under relatively weak support assumptions, uniqueness. The framework and solution algorithms also generalize directly to tensors of arbitrary dimension while maintaining computational complexity that is linear in problem size for fixed dimension d. In the context of recommender system (RS) applications, we prove that two reasonable properties that should be expected to hold for any solution to the RS problem are sufficient to permit uniqueness guarantees to be established within our framework. This is remarkable because it obviates the need for heuristic-based statistical or AI methods despite what appear to be distinctly human/subjective variables at the heart of the problem. Key theoretical contributions include a general unit-consistent tensor-completion framework with proofs of its properties, e.g., consensus-order and fairness, and algorithms with optimal runtime and space complexities, e.g., O(1) term-completion with preprocessing complexity that is linear in the number of known terms of the matrix/tensor. From a practical perspective, the seamless ability of the framework to generalize to exploit high-dimensional structural relationships among key state variables, e.g., user and product attributes, offers a means for extracting significantly more information than is possible for alternative methods that cannot generalize beyond direct user-product relationships.


翻译:在本文中,我们采用了一种新的基于一致性的方法来界定和解决非消极/积极的矩阵和极端完成问题。框架的新颖之处是,不是人为地使问题以应用任意优化问题的形式得到妥善处理,例如,尽量减少诸如等级或规范等大量结构性措施,我们表明,单一财产/限制 -- -- 维护单位规模的一致性 -- -- 既保证存在一种解决办法,又保证在相对薄弱的支持假设下,具有独特性。框架和解决办法算法还把任意性的分母直接概括到任意性的分母中,同时保持对固定层面而言属于线性的计算复杂性。 在推荐者系统(RS)应用中,我们证明,对于任何解决塞族共和国问题的办法而言,应当持有两种合理的属性,例如,最大限度地尽量减少等级或规范结构性,这足以保证在我们的框架内建立独特性保证。这十分显著,因为它排除了基于超自然统计或AI方法的必要性,尽管在问题的核心中似乎具有明显的人性/主观变量。关键理论贡献包括一个普遍的单位-一致性的弹性弹性弹性弹性的弹性关系,从逻辑-直线性关系,从结构框架的高度的稳定性和准确性框架,从其精确性,从用户的准确性,到最精确性框架,不能证明。

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