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我将为理科硕士学生讲授一门关于代数拓扑学的课程,这学期,与我以前从基本群开始的课程不同,我想从维克书中的奇异同调概念开始。

我对持久同源性的概念很陌生,在这个领域还没有做过一次计算。但是,我喜欢学习这个主题。更重要的是,我喜欢领导我将要教的课程,这样到最后,我可以给学生一些持久的同源性的味道。但是,我不确定是否有一套写得很好的课堂讲稿,或者我们应该深入研究文献并从一些论文开始!?!这门课程需要花费3/2美元,花费30美元的授课时间。

你认为这是可能的吗?还是我应该用一些简单的方法来代替?或者你认为把它作为一项任务交给学生,让他们从一个项目开始,并发现自己的想法更合适?!?!

如果能就这一主题的主要参考文献提出建议,我将不胜感激。如果您能就这个主题的历史给我一些建议,我也将不胜感激;例如,当人们决定使用同源性来研究生物问题时,生物学或数据分析领域的主流研究人员是否真的考虑了这类工具?!

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由于这一领域发展很快,因此缺乏能够满足基本教学要求的规范参考。如果我现在正在教关于这个材料的课程,我可能会使用Oudot的nice如果学生有足够的背景纸张如果他们没有这样做的话。

我还没有读过Joe在Joe的回答中提到的Jose最近的文章,但以下是我对过去美好时光的回忆(对错过的所有重要内容表示歉意)。


1992:弗罗西尼介绍“尺寸函数”,我们今天将其视为等同于0维持久同源。

1995:Mischaikow+Mrozek发布计算机辅助证明洛伦兹方程中的混沌;一个关键步骤涉及计算康利指数,这是相对同源类。这对从有限近似(如大细胞复合体)计算空间同源群的机器产生了相当大的兴趣。

1999:罗宾斯出版这篇论文强调函数性有助于从有限样本的Cech复形逼近潜在空间的同源性;与此同时,卡钦斯基、米柴科夫和姆罗泽克出版了他们的书通过细胞复合体的简单同伦型约简实现高效同源性计算。

2002:Edelsbrunner、Letscher和Zomordian引入持久性从计算几何的观点来看;正如所写的,他们的算法只适用于球体的子组合,并且只适用于mod-2系数。

2005:Zomordian和Carlsson重新解释持久性通过梯度pid上梯度模的表示理论进行滤波,从而给出任意场系数上所有有限单元复数的算法;他们还介绍了条形码,它是某些tame持久性模块的完美组合不变量。

2007:de Silva和Ghrist使用持久性覆盖问题的巧妙解决方案用于传感器网络。Edelsbruner、Cohen Steiner和Harrer展示了地图$$\text{[函数X到R]}\到\text{[条形码]}$$当余域被赋予一个称为瓶颈距离的度量时,通过观察三角空间上nice函数的子级集同调得到1-Lipschitz。这是著名人物的第一个化身稳定性定理.

2008:Niyogi、Smale和Weinberger发表了一篇论文同调推理问题的求解对于有限一致样本的欧几里得空间的紧致黎曼子流形。卡尔森与辛格和塞克斯顿一起首发阿亚斯迪把钱花在数学上。

2009:Carlsson和Zomordian使用颤动表示理论指出获取多参数持久性模块的有限条形码是不可能的强调维度2是该领域理论工作的新前沿。

2010:卡尔森和德席尔瓦现在完全沉浸在箭筒代表区,介绍曲折的坚持。第一个用于计算持久性的软件包(Plex,由Adams、de Silva、Vejdemo-Johansson等编写)出现了。

2011:尼古拉、莱文和卡尔森发现一种新型乳腺癌在一个旧的、据称挖掘良好的肿瘤数据集上使用0维持久性。

2012:查扎尔、德席尔瓦、格利塞和乌多特释放对稳定性定理的这种粗鲁的修改关于驯服性和亚水平集的各种假设已经不复存在。它们表明,条形码之间的瓶颈距离是由持久性模块上的某个“交错距离”引起的。这为持久性的代数和分类解释打开了大门,例如布贝尼克·斯科特.

2013:Mischaikow和我重组基于同伦的简单约简为过滤细胞复合体工作,从而为Zomorodian-Carlsson算法和快速(当时!)软件包Perseus生成第一个高效的预处理器。

2015:Lesnick出版社综合研究在多参数持久性模块的上下文中的交织距离。

2018:麦弗逊和帕特尔混合物双桅帆船几何地攻击映射到三角流形的光纤的多参数持久性。


祝你的课程好运!

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    $\开始组$ 这真是太棒了!历史顺序和新发现的面包癌的提及真的很吸引人!真的比我所希望的要多!!!! $\端组$ 评论 2018年9月13日4:20
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    $\开始组$ 这个背景很好,谢谢你把这些都写下来。我是一名数据科学从业者,但本质上是一名拓扑学家,所以在某种意义上,我“支持”持久的同源性以取得成功。问题是,我还没有看到一个令人信服的统计推断/分类/回归问题,这个问题可以通过$I>0$的持久性$H_I$来解决-您知道任何这样的例子吗? $\端组$ 评论 2018年9月13日20:18
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    $\开始组$ 嗨,保罗,你到底在找什么?本文使用H_1和H_2(但不使用H_0)直接从X射线晶体学数据预测蛋白质压缩性:link.springer.com/article/10.1007/s13160-014-0153-5 $\端组$ 评论 2018年9月13日23:02
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Edelsbrunner和Harer的书看起来不错。

Edelsbrunner,赫伯特;约翰·哈勒。,计算拓扑。简介,普罗维登斯,RI:美国数学学会(AMS)(ISBN 978-0-8218-4925-5/hbk)。xii,第241页。(2010).ZBL1193.55001型.

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本文于2018年9月12日上午在arXiv上发布:

“坚持的简史。”何塞·A·佩雷。2018arXiv摘要.

“持久同源性是目前最广为人知的工具之一计算拓扑和拓扑数据分析。我们在本说明中提出了一个简要概述该学科的发展历程。目标是突出主要想法,从主体的计算开始超过20年以前,以更现代的范畴和表征理论的观点。"


         图2


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Steve Oudot的书是另一种选择:Steve Y.Oudot。持久性理论:从Quiver表示到数据分析(数学调查和专著)。

PawełD \322»otko还提供了一个相对较新的教程:计算和应用拓扑,教程.

Fugacci和其他人的介绍也可能有助于您:持久同源性:新来者的逐步介绍.

另请参阅这个问题关于研究持久同源性。

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也许以下文件会有用:

https://www.cambridge.org/core/journals/acta-numerica/article/topological-pattern-recognition-for-point-cloud-data/BB0DA0F0EBD79809C563AF80B555A23C(Gunnar Carlsson的点云数据拓扑模式识别)。

https://escholarship.org/uc/item/2h33d90r(《持久同调:理论与实践》,赫伯特·埃德尔斯布伦纳和迪米特里·莫罗佐夫著)。

$\端组$

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