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通过差异最小化对流形上的测度进行基于曲线的近似。 (英语) Zbl 1491.65048号

摘要:在紧度量空间,特别是在黎曼流形上,用原子或经验方法逼近概率测度是逼近和复杂性理论中的一个经典任务,具有广泛的应用。我们关注的不是点测度,而是Lipschitz曲线上支持的测度的近似。通过这些曲线,特别注意单位区间上Lebesgue测度的前推测度。利用差异作为测度之间的距离,我们证明了曲线长度和Lipschitz常数的最佳逼近率。在建立了理论收敛速度之后,我们感兴趣的是通过Lipschitz曲线将给定概率测度与单位区间上Lebesgue测度的前推测度集之间的差异最小化。我们给出了二维和三维环面、二维球面、(mathbb{R}^3)上的旋转群和(mathbb{R}^4)的所有二维线性子空间的格拉斯曼测度的数值例子。我们选择的算法是这些流形上的共轭梯度法,它包含了二阶信息。为了在算法中进行有效的梯度和Hessian估计,我们用截断的傅里叶级数近似给定的测度,并在这些流形上使用快速傅里叶变换技术。

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65K10码 数值优化和变分技术
90C26型 非凸规划,全局优化

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NFFT3型
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参考文献:

[1] Absil,宾夕法尼亚州;Mahony,R。;Sepulchre,R.,矩阵流形上的优化算法(2008),普林斯顿:普林斯顿大学出版社,普林斯顿·Zbl 1147.65043号
[2] Akleman,E。;Xing,Q。;Garigipati,P。;Taubin,G。;陈,J。;Hu,S.,哈密尔顿循环艺术:表面覆盖线雕塑和双色调表面,计算。图表。,37, 5, 316-332 (2013)
[3] Ambrosio,L。;富斯科,N。;Pallara,D.,《有界变差函数与自由间断问题》(2000),纽约:牛津大学出版社,纽约·Zbl 0957.49001号
[4] Ambrosio,L。;Gigli,N。;Savaré,G.,度量空间和概率测度空间中的梯度流(2005),巴塞尔:Birkhäuser,巴塞尔·邮编1090.35002
[5] Asimov,D.,The Grand Tour:查看多维数据的工具,SIAM J.Sci。统计计算。,6, 1, 28-143 (1985) ·兹伯利0552.62052
[6] Bachoc,C.,格拉斯曼空间中代码的线性规划界,IEEE Trans。Inf.Th.,52,5,2111-2125(2006)·Zbl 1282.94106号
[7] 巴霍克,C。;Bannai,E。;库朗根,R.,格拉斯曼空间中的代码和设计,离散数学。,277, 1-3, 15-28 (2004) ·Zbl 1040.05005号
[8] 巴霍克,C。;库兰根,R。;Nebe,G.,《格拉斯曼空间和格中的设计》,J.Algebr。梳。,16, 1, 5-19 (2002) ·Zbl 1035.05027号
[9] Bondarenko,A。;拉德琴科,D。;Viazovska,M.,球面设计的最优渐近界,Ann.Math。,178, 2, 443-452 (2013) ·兹比尔1270.05026
[10] Bondarenko,A。;拉德琴科,D。;维亚佐夫斯卡(Viazovska,M.),《井分离球形设计》(Well-sparated sportheral designs),Constr。约41,193-112(2015年)·Zbl 1314.52020年
[11] Boyer,C。;Chauffert,N。;丘丘,P。;Kahn,J。;Weiss,P.,《关于磁共振成像采样方案的生成》,SIAM J.imaging Sci。,9, 4, 2039-2072 (2016) ·兹比尔1439.94003
[12] Braides,A.,(Gamma)-初学者的融合(2002),牛津:牛津大学出版社,牛津·Zbl 1198.49001号
[13] Brandolini,L.,Choirat,C.,Colzani,L..,Gigante,G.,Seri,R.,Travaglini,G.:流形上点的求积规则和分布。Ann.Scuola标准-科学。13(4), 889-923 (2014) ·Zbl 1312.41040号
[14] Breger,A.,Ehler,M.,Gräf,M.:Grassmannian上的准蒙特卡罗积分和基于核的函数逼近。摘自:抽象和函数空间中的框架和其他基:调和分析中的新方法,第333-353页。Birkhäuser,巴塞尔(2017)·Zbl 1453.65007号
[15] Bridson,M。;Häfliger,A.,《非正曲率的度量空间》,《数学综合研究系列》(1999),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0988.53001号
[16] Burago,D。;Y.Burago。;Ivanov,S.,《公制几何课程》,数学研究生课程(2001年),普罗维登斯:Amer。数学。普罗维登斯Soc·Zbl 0981.51016号
[17] Chauffert,N。;丘丘,P。;Kahn,J。;Weiss,P.,连续轨迹可变密度采样,SIAM J.成像科学。,7, 4, 1962-1992 (2014) ·Zbl 1308.94047号
[18] Chauffert,N。;丘丘,P。;Kahn,J。;Weiss,P.,度量集上的投影方法,Constr。约45,183-111(2017年)·兹比尔1362.41003
[19] Chavel,I.,《黎曼几何中的特征值》(1984),奥兰多:奥兰多学术出版社·Zbl 0551.53001号
[20] 陈,Z。;沈,Z。;郭杰。;曹,J。;Zeng,X.,3D打印线条绘制,计算机。图表。,66, 85-92 (2017)
[21] Chevallier,J.,《概率测度的统一分解:量化、聚类和收敛速度》,J.Appl。概率。,55, 4, 1037-1045 (2018) ·Zbl 1405.60025号
[22] 库尔洪,T。;Russ,E。;Tardivel-Nachef,V.,李群和黎曼流形上的Sobolev代数,Amer。数学杂志。,123, 2, 283-342 (2001) ·Zbl 0990.43003号
[23] Cucker,F。;Smale,S.,《学习的数学基础》,布尔。阿默尔。数学。《社会学杂志》,39,1,1-49(2002)·Zbl 0983.68162号
[24] 库图里,M。;Peyré,G.,计算最优运输,发现。趋势马赫数。学习。,11,5-6,355-607(2019)·Zbl 1475.68011号
[25] Daniel,JW,线性和非线性算子方程的共轭梯度法,SIAM J.Numer。分析。,4, 1, 10-26 (1967) ·Zbl 0154.40302号
[26] Dick,J.、Ehler,M.、Gräf,M.和Kratentihaler,C.:欧几里德球、特殊正交群和格拉斯曼流形上差异核的谱分解。arXiv:1909.12334(2019)
[27] 杜尚,T。;Stuetzle,W.,平面主曲线的极值性质,《Ann.Stat.》,24,4,1511-1520(1996)·Zbl 0867.62025号
[28] Dziugaite,G.K.,Roy,D.M.,Ghahramani,Z.:通过最大平均偏差优化训练生成性神经网络。In:程序。第31届人工智能不确定性会议,第258-267页(2015)
[29] 埃勒,M。;Gräf,M.,在Grassmannians并集上多项式空间不可约分量的再生核,Constr。约49,129-58(2018年)·Zbl 1440.42128号
[30] Feydy,J.、Séjourné,T.、Vialard,F.X.、Amari,S.、Trouvé,A.、Peyré,G.:使用Sinkhorn发散在最优运输和MMD之间插值。In:程序。机器学习研究,第89卷,第2681-2690页。PMLR(2019年)
[31] Filbir,F。;Mhaskar,HN,Marcinkiewicz-Zygmund流形测度,J.Complex。,27, 6, 568-596 (2011) ·Zbl 1235.58007号
[32] 丰塞卡,I。;Leoni,G.,《变分法中的现代方法:(L^p\)空间》(2007),纽约:斯普林格出版社,纽约·Zbl 1153.49001号
[33] Fornasier,M。;哈斯科维奇,J。;Steidl,G.,通过动力学理论的变分连续域量子化的一致性,应用。分析。,92, 6, 1283-1298 (2013) ·Zbl 1273.82030
[34] 弗尔斯特,KJ;Petras,K.,关于超球面情况下高斯求积中权重的估计,数学。公司。,55, 191, 243-264 (1990) ·Zbl 0705.65015号
[35] W.富尔顿。;Harris,J.,《表征理论:第一门课程》(1991年),纽约:施普林格,纽约·Zbl 0744.22001号
[36] Fuselier,E。;Wright,GB,有限正定核嵌入子流形上的散射数据插值:Sobolev误差估计,SIAM J.Numer。分析。,50, 3, 1753-1776 (2012) ·Zbl 1251.41004号
[37] Genevay,A.,Chizat,L.,Bach,F.,Cuturi,M.,Peyré,G.:陷霍恩分歧的样本复杂性。In:程序。机器学习研究,第89卷,第1574-1583页。PMLR(2019年)
[38] Gerber,S。;Whitaker,R.,无正则化主曲线估计,J.Mach。学习。第14号、第1号、第1285-1302号决议(2013年)·兹比尔1317.68159
[39] Gigante,G。;Leopardi,P.,Ahlfors正则度量空间的直径有界等测度分区,离散计算。地理。,57, 2, 419-430 (2017) ·Zbl 1366.52020年
[40] Gnewuch,M.,再生核Hilbert空间上的加权几何差异和数值积分,J.Complex。,28, 1, 2-17 (2012) ·Zbl 1333.11073号
[41] de Gournay,F。;Kahn,J。;Lebrat,L.,关于离散测度参数的半离散最优运输的微分和正则性,Numer。数学。,141, 2, 429-453 (2019) ·Zbl 1475.49055号
[42] Gräf,M.,《({mathbb{S}}^3)和(rm SO(3))上离散数据近似的统一方法》,高级计算。数学。,37, 3, 379-392 (2012) ·Zbl 1257.41001号
[43] Gräf,M.:计算黎曼流形上最优求积点的有效算法。TU Chemnitz博士论文(2013)
[44] 格里夫,M。;Potts,D.,旋转组上的采样集和求积公式,Numer。功能。分析。最佳。,30, 7-8, 665-688 (2009) ·Zbl 1177.65043号
[45] 格里夫,M。;Potts,D.,关于基于快速球面傅立叶变换的新优化方法对球面设计的计算,Numer。数学。,119, 4, 699-724 (2011) ·Zbl 1232.65045号
[46] 格里夫,M。;波茨,M。;Steidl,G.,《正交误差、差异及其与圆环和球面上半色调的关系》,SIAM J.Sci。计算。,34, 5, 2760-2791 (2013) ·兹比尔1261.65066
[47] Gröchenig,K。;罗梅罗,JL;Unnikrishnan,J。;Vetterli,M.,《带限场移动采样的最小轨迹》,应用。计算。哈蒙。分析。,39, 3, 487-510 (2015) ·Zbl 1339.94028号
[48] Hajlasz,P.:度量空间上的Sobolev空间。在:热核与流形、图和度量空间的分析,Contemp。数学。,第338卷,第173-218页。阿默尔。数学。普罗维登斯州立大学(2003)·兹比尔1048.46033
[49] 哈斯蒂,T。;Stuetzle,W.,《主要曲线》,美国统计协会,84,406,502-516(1989)·兹比尔0679.62048
[50] Hauberg,S.,黎曼流形上的主曲线,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,38, 9, 1915-1921 (2015)
[51] 黑塞,K。;哈斯卡,HN;Sloan,IH,欧几里德球面上Besov空间的求积,J.Complex。,23, 4-6, 528-552 (2007) ·Zbl 1134.41013号
[52] Hörmander,L.,线性偏微分算子分析I(1983),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0521.35001号
[53] 詹姆斯,AT;Constantine,AG,作为格拉斯曼流形球函数的广义雅可比多项式,Proc。伦敦数学。Soc.,29,3,174-192(1974)·Zbl 0289.33031号
[54] 卡普兰,C.S.,博世,R.:TSP艺术。摘自:文艺复兴班夫:数学、音乐、艺术、文化,第301-308页。桥梁会议(2005)
[55] Kégl,B。;Krzyzak,A。;Linder,T。;Zeger,K.,《主曲线的学习和设计》,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,22, 3, 281-297 (2000)
[56] Keiner,J。;Kunis,S。;Potts,D.,使用NFFT3-一个用于各种非等间距快速傅里叶变换的软件库,ACM Trans。数学。软件,36,4,1-30(2009)·Zbl 1364.65303号
[57] Kim,J.H.,Lee,J.,Oh,H.S.:球面主曲线。arXiv:2003.02578(2020)
[58] Kloeckner,B.,有限支持测度的近似,ESAIM控制选项。计算变量,18,2,343-359(2012)·Zbl 1246.49040号
[59] Kuipers,L。;Niederreiter,H.,《序列的均匀分布》(1974),纽约:威利,纽约·兹比尔0281.10001
[60] 拉扎勒斯,C。;韦斯,P。;Chauffert,N。;Maucouble,F。;El Gueddari,L。;Destrieux,C。;泽莫拉,I。;维诺,A。;Ciuciu,P.,SPARKLING:加速的可变密度k空间填充曲线\({T} _2^*\)-磁共振加权成像。Reson公司。医学,81,6,3643-3661(2019)
[61] 勒布拉特,L。;de Gournay,F。;Kahn,J。;Weiss,P.,二维测量的最佳传输近似,SIAM J.成像科学。,12, 2, 762-787 (2019) ·Zbl 1524.65097号
[62] Matousek,J.,《几何差异、算法和组合数学》(2010),柏林:施普林格出版社,柏林
[63] Mercer,J.:正负型函数及其与积分方程理论的联系。菲洛斯。事务处理。罗伊。Soc.伦敦Ser。A 209(441-458),415-446(1909)
[64] Mhaskar,HN,流形上函数逼近的Eignets,应用。计算。哈蒙。分析。,29, 1, 63-87 (2010) ·Zbl 1201.41003号
[65] Mhaskar,H.N.:数据定义空间上的近似求积测度。收录:《当代计算数学——庆祝伊恩·斯隆80岁生日》。查姆施普林格(2018)·Zbl 1405.65030号
[66] 缪勒,C.:《球面调和》,《数学课堂讲稿》,第17卷。柏林施普林格出版社(1992年)·Zbl 0138.05101号
[67] Novak,E.,Wozniakowski,H.:多元问题的可拓性。第二卷,EMS数学教程,第12卷。EMS出版社,苏黎世(2010)·Zbl 1241.65025号
[68] 普隆卡,G。;波茨,D。;斯泰德尔,G。;Tasche,M.,数值傅里叶分析(2019),巴塞尔:Birkhäuser,巴塞尔·Zbl 1412.65001号
[69] 环,W。;Wirth,B.,黎曼流形上的优化方法及其在形状空间中的应用,SIAM J.Optim。,22, 2, 596-627 (2012) ·Zbl 1250.90111号
[70] Roe,J.,椭圆算子,拓扑和渐近方法(1998),Harlow:Longman,Harlow·Zbl 0919.58060号
[71] Roy,A.,《复杂子空间中代码和设计的边界》,J.Algebr。梳。,31,1,1-32(2010年)·Zbl 1226.05078号
[72] Schmaltz,C。;Gwosdek,P。;Bruhn,A。;Weickert,J.,《静电半色调》。,公司。图表。对于。,29, 8, 2313-2327 (2010)
[73] Smith,S.T.:黎曼流形上的优化技术。收录:哈密顿和梯度流,算法和控制,菲尔德研究所通讯。,第3卷,第113-136页。阿默尔。数学。普罗维登斯学会(1994)·Zbl 0816.49032号
[74] Steele,JM,带幂权边的欧氏最小生成树的增长率,Ann.Probab。,16, 4, 1767-1787 (1988) ·Zbl 0655.60023号
[75] 斯蒂尔,JM;Snyder,TL,一些经典组合优化问题的最坏情况增长率,SIAM J.Compute。,18, 2, 278-287 (1989) ·Zbl 0674.90080号
[76] 斯坦瓦特,I。;Scovel,C.,关于一般域的Mercer定理:关于测度、核和RKHS之间的相互作用,Constr。约,35,3363-417(2011年)·Zbl 1252.46018号
[77] Teuber,T。;斯泰德尔,G。;Gwosdek,P。;Schmaltz,C。;Weickert,J.,凸函数差异引起的抖动,SIAM J.成像科学。,4, 1, 79-108 (2011) ·Zbl 1214.49017号
[78] Triebel,H.,函数空间理论II(1992),巴塞尔:Birkhäuser,巴塞尔·Zbl 0763.46025号
[79] 乌德里什特,C.,黎曼流形上的凸函数和优化方法,数学及其应用(1994),多德雷赫特:施普林格,多德雷赫特·Zbl 0932.53003号
[80] Varshalovich博士。;Moskalev,A。;Khersonskii,V.,角动量量子理论(1988),新加坡:世界科学出版社,新加坡
[81] 维拉尼,C.,《最佳运输主题》(2003),普罗维登斯:阿默尔。数学。普罗维登斯Soc·Zbl 1106.90001号
[82] Wagner,G.,《关于球面上距离的平均值II(上限)》,太平洋数学杂志。,154, 2, 381-396 (1992) ·兹比尔0767.11033
[83] 瓦格纳,G。;沃克曼,B.,《关于平均集》,莫纳什。数学。,111, 1, 69-78 (1991) ·Zbl 0721.65011号
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