分布式算法,函数型数据分析,1-bit压缩感知的学习理论及其应用

基本信息
批准号:11571078
项目类别:面上项目
资助金额:45.00
负责人:石磊
学科分类:
依托单位:复旦大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡婷,张冉
关键词:
分布式学习学习理论函数型数据分析逼近论1bit压缩感知
结项摘要

The purpose of this project is to develop rigorous mathematical analysis for some problems arising from distributed learning, functional data analysis and 1-bit compressed sensing by methods and ideas from approximation theory. Theory of learning with classical kernel methods such as support vector machines and kernel ridge regression has been well developed in mathematics, based on probability analysis, statistics, and approximation theory. However, due to the high computational complexity suffered from kernel matrix inversion and eigen-decomposition, how to implement kernel-based algorithms on large data sets is still challenging. Dovetailing naturally with parallel and distributed computation, distributed algorithms lead to a substantial reduction in complexity versus the standard approach of performing algorithms on the entire data set. In this project, we shall establish mathematical foundations of distributed learning and study the influence of kernel functions and data structures to the consistency of the algorithms. Functional data analysis views infinite dimensional data such as curves or images as realizations of random functions and takes into account the functional nature of the data. In this project we are interested in an RKHS approach to learning with functional data and investigating approximation abilities of linear functional spaces. Our study will deepen the understanding of the role played by the covariance operator in functional data analysis. 1-bit compressed sensing aims at recovering sparse vectors from highly quantized linear measurements. In this project a learning theory framework is introduced to analyze 1-bit compressed sensing algorithms, which would lead to error bounds associated with more general measurement vectors. Since 1-bit compressed sensing has natural binary classification data, we shall consider sparse binomial regression problem to further clarify connections between 1-bit compressed sensing and binary classification. The study of this project will enrich the mathematical theory of machine learning and shed light on new theoretical problems in mathematics, design of useful algorithms for big data.

本项目利用逼近论中的思想和方法对分布式学习,函数型数据分析和1-bit压缩感知进行深入的理论研究。核方法的学习理论经过概率统计和逼近论的研究在数学上已经发展成熟。因涉及核矩阵求逆和特征分解,如何在大规模数据集上求解仍然是一个挑战性的课题。基于并行和分布式计算的想法,分布式学习可以实质性地降低算法复杂度。本项目将建立分布式核方法的数学理论,刻画核函数和数据结构对算法相容性的影响。函数型数据分析将无穷维数据(曲线或图像)看做随机函数的实现并考虑数据的函数特性。我们将利用RKHS中的正则化方法研究函数型学习算法,考察线性泛函和协方差算子在函数数据分析中的逼近性质。1-bit压缩感知通过高度量化的线性测量值恢复稀疏向量。本项目在学习理论的框架下研究1-bit压缩感知和稀疏二项回归,建立两者和二分类问题之间的联系。本项目的研究有助于丰富机器学习的数学理论,提出新的数学问题并为设计大数据算法提供线索。

项目摘要

项目按计划展开工作,在学习理论的框架下对大规模数据集上的核方法,函数型数据回归以及1-bit压缩感知等数据分析问题进行深入的理论研究,取得了一系列重要的研究成果。主要研究进展包括:在半监督学习的框架下,建立了分布式多罚正则化核方法的数学理论;首次给出了非正定核方法的分布式算法和Nystrom子采样方法的理论分析;建立了再生核空间中函数型数据回归的积分算子逼近分析方法,给出了函数型数据谱算法以及基于函数型数据个性化治疗算法的理论分析;对pinball损失函数用于1-bit压缩感知问题进行了深入的理论研究,在此基础上建立了混合型1-bit压缩感知问题的算法和理论分析。在本项目研究的基础上,我们还对数据分析领域的前沿和难点问题进行研究,在稀疏稳健核方法的算法和理论研究,高维数据稀疏降维的算法和理论,以及深度学习的算法和逼近论基础等问题上取得了一些重要成果。在本项目资助下,课题组成员共发表论文27篇,其中21篇论文发表于Applied and Computational Harmonic Analysis,Annals of Statistics,Inverse Problems, Journal of Machine Learning Research,IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems等应用数学,统计与机器学习领域的国际权威期刊。本项目的研究有助于丰富机器学习的数学理论,提出新的数学问题并为设计大数据算法提供线索。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
3

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

DOI:10.1016/j.scib.2017.12.016
发表时间:2018
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018

石磊的其他基金

批准号:31172018
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:38870340
批准年份:1988
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
批准号:91219102
批准年份:2012
资助金额:100.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21607159
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905309
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81303021
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81601601
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21303106
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10761010
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31470813
批准年份:2014
资助金额:89.00
项目类别:面上项目
批准号:81370062
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11671348
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:11404064
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21801157
批准年份:2018
资助金额:26.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21807034
批准年份:2018
资助金额:24.90
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870360
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31471933
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81402385
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10174071
批准年份:2001
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:21506009
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81570236
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:40601037
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71672017
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51902353
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201079
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10261009
批准年份:2002
资助金额:15.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81272284
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:41404063
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403027
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10874161
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:61301173
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51606156
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000963
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408577
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31571934
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51106098
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871302
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81000728
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600373
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51576129
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31301028
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21872013
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30970640
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41071352
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81772328
批准年份:2017
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:21102182
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671474
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51202134
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20877028
批准年份:2008
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:81772691
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81200303
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51705496
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11774063
批准年份:2017
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:51603148
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61108068
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11161053
批准年份:2011
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30570723
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:31300726
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901583
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11247212
批准年份:2012
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:19601033
批准年份:1996
资助金额:4.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503327
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201523
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41874097
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

面向水下被动定位的稳健1-bit压缩感知关键算法研究

批准号:61901273
批准年份:2019
负责人:肖鹏
学科分类:F0115
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
2

函数型数据学习理论

批准号:11571267
批准年份:2015
负责人:陈迪荣
学科分类:A0205
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
3

多元函数型数据的统计分析及其应用研究

批准号:11301464
批准年份:2013
负责人:周建军
学科分类:A0402
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于字典学习及压缩感知的干涉高光谱数据压缩重建算法研究

批准号:61401439
批准年份:2014
负责人:温佳
学科分类:F0113
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目