The randomized singular value decomposition (SVD) is a popular and effective algorithm for computing a near-best rank $k$ approximation of a matrix $A$ using matrix-vector products with standard Gaussian vectors. Here, we generalize the theory of randomized SVD to multivariate Gaussian vectors, allowing one to incorporate prior knowledge of $A$ into the algorithm. This enables us to explore the continuous analogue of the randomized SVD for Hilbert--Schmidt (HS) operators using operator-function products with functions drawn from a Gaussian process (GP). We then construct a new covariance kernel for GPs, based on weighted Jacobi polynomials, which allows us to rapidly sample the GP and control the smoothness of the randomly generated functions. Numerical examples on matrices and HS operators demonstrate the applicability of the algorithm.
翻译:随机单值分解( SVD) 是一种常用的有效算法, 用于使用带有标准高斯矢量的矩阵- 矢量产品, 使用标准高斯矢量的矩阵- 矢量产品, 计算基质( $A ) 的近似值 $k美元近似值 。 在此, 我们将随机 SVD 的理论推广到多变量化高斯矢量, 允许一个人将以前对$A 的认知纳入算法中 。 这使我们能够探索Hilbert- Schmidt ( HS) 操作员随机化 SVD 的连续模拟, 使用具有高斯进程( GP) 功能的操作员- 功能产品 。 我们随后根据加权的 Jacobi 多元分子, 为 GP 构建一个新的常量核心, 使我们能够快速取样GP 并控制随机生成函数的光滑度 。 矩阵和 HS 操作员的数值示例显示了算法的适用性 。