We consider the problem of estimating a signal from measurements obtained via a generalized linear model. We focus on estimators based on approximate message passing (AMP), a family of iterative algorithms with many appealing features: the performance of AMP in the high-dimensional limit can be succinctly characterized under suitable model assumptions; AMP can also be tailored to the empirical distribution of the signal entries, and for a wide class of estimation problems, AMP is conjectured to be optimal among all polynomial-time algorithms. However, a major issue of AMP is that in many models (such as phase retrieval), it requires an initialization correlated with the ground-truth signal and independent from the measurement matrix. Assuming that such an initialization is available is typically not realistic. In this paper, we solve this problem by proposing an AMP algorithm initialized with a spectral estimator. With such an initialization, the standard AMP analysis fails since the spectral estimator depends in a complicated way on the design matrix. Our main contribution is a rigorous characterization of the performance of AMP with spectral initialization in the high-dimensional limit. The key technical idea is to define and analyze a two-phase artificial AMP algorithm that first produces the spectral estimator, and then closely approximates the iterates of the true AMP. We also provide numerical results that demonstrate the validity of the proposed approach.


翻译:我们考虑从一般线性模型获得的测量中估计信号的问题。我们侧重于基于近似信息传递(AMP)的测算器,这是一个具有许多吸引力特征的迭代算法的组合:在适当的模型假设下,AMP在高维限的性能可以简明地定性;AMP也可以根据信号条目的实证分布和广泛的估计问题加以调整,AMP被推断为在所有多边-多边时算法中是最佳的。然而,AMP的一个主要问题是在许多模型(例如阶段检索)中,AMP需要与地面真相信号和测量矩阵独立的初始化关系。假设这种初始化通常不是现实的。在本文中,我们通过提出由光谱估计器初始化的AMP算法来解决这个问题。有了这样的初始化,标准的AMP分析就失败了,因为光谱估计算法取决于设计矩阵的复杂方式。我们的主要贡献是严格地描述AMP的性能和光谱性初始化信号信号信号信号信号信号的连接,并且独立于测量矩阵矩阵的矩阵矩阵。在高维度上,我们提出一个关键的技术概念,然后提供真实的演示阶段的模型分析结果。

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