Bayesian group latent factor analysis with structured sparsity
潜因子模型是一种典型的统计工具,用于探索性分析n个样本中具有p个特征的观测矩阵的低维线性结构。我们开发了一个结构化的贝叶斯组因子分析模型,该模型将因子模型扩展到多个耦合观测矩阵;在两个观测的情况下,这减少到典型相关分析的贝叶斯模型。这项工作的主要贡献是仔细定义了一个结构化的贝叶斯先验,鼓励元素和列的收缩,并导致高维数据的理想行为。特别是,我们的模型在联合因子加载矩阵上放置了一个结构化的先验,在三个级别上进行正则化,这使得与任意观测子集的结构化方差对应的潜在因子的元素稀疏性和无监督恢复成为可能。此外,我们的结构化先验允许密集和稀疏的潜在因素,使所有功能或只有一个子集的功能之间的协变都可以恢复。在此模型中,我们使用快速参数扩展期望最大化方法进行参数估计。我们验证了我们的方法与大量的结构和真实数据的模拟数据,对一些国家的最先进的方法进行比较。这些结果说明了我们的模型的有用特性,包括i)在存在密集效应的情况下恢复稀疏信号; ii)自然扩展到大量观测的能力; iii)灵活的观测和因子特定的正则化,以恢复具有各种稀疏水平和解释的方差百分比的因子;以及iv)易于处理的推理,可扩展到现代基因组和文档数据大小。
2015-11-11 q-bio.QM stat.ME stat.ML
Sparse projections onto the simplex
大多数具有秩或稀疏性约束的学习方法使用凸松弛,这导致使用核范数或$\ell_1$范数进行优化。然而,几个重要的学习应用程序不能受益于这种方法,因为他们的特点,这些凸规范的约束,除了非凸秩和稀疏性约束。在这种情况下,我们推导出有效的稀疏投影到单纯形及其扩展,并说明如何使用它们来解决量子断层扫描,稀疏密度估计和非凸约束的投资组合选择中的高维学习问题。
2013-04-10 cs.LG stat.ML
Covariate-assisted Grade of Membership Models via Shared Latent Geometry
Columbia University(哥伦比亚大学)
本文提出了一种基于共享潜在几何的协变量辅助隶属度模型,通过整合响应和协变量信息提升潜在结构恢复的效率和准确性。
2026-01-24 stat.ME stat.ML
Learning Sparse Latent Representations with the Deep Copula Information Bottleneck
University of Basel(巴塞尔大学)
深度潜变量模型是表示学习的强大工具。在本文中,我们采用了深度信息瓶颈模型,找出其缺点,并提出了一个模型,规避他们。为此,我们应用Copula变换,通过恢复信息瓶颈方法的不变性,导致潜在空间中的特征的解纠缠。在此基础上,我们展示了这种转换如何转化为新模型中潜在空间的稀疏性。我们评估我们的方法对人工和真实数据。
2018-04-19 cs.LG stat.ML
Latent Gaussian Processes for Distribution Estimation of Multivariate Categorical Data
多变量分类数据出现在机器学习的许多应用中。这些分类变量向量的主要困难之一是稀疏性。可能的观测值数量随着向量长度呈指数增长,但相比之下,数据集的多样性可能较差。最近的模型在使用这些数据的监督任务中获得了显着的改进。这些模型将观测嵌入连续空间中,以捕捉它们之间的相似性。基于这些想法,我们提出了一个贝叶斯模型的无监督任务的分布估计的多元分类数据。我们对从连续潜在空间的非线性变换生成的分类变量向量进行建模。非线性捕获分布中的多模态。连续表示解决稀疏性。我们的模型将许多现有的模型联系在一起,将线性分类潜在高斯模型,高斯过程潜在变量模型和高斯过程分类联系在一起。我们推导出我们的模型的基础上,最近的事态发展,抽样为基础的变分推断。我们的经验表明,该模型优于其线性和离散的稀疏数据的插补任务。
2015-03-07 stat.ML
Repulsive mixtures via the sparsity-inducing partition prior
本文提出基于 Selberg Dirichlet 分布的稀疏诱导划分(SIP)先验,利用排斥项促进混合权重稀疏,并给出后验采样算法,在多种混合模型、模拟和儿童 BMI 生物医学数据中验证其效果。
2025-09-30 stat.ME
Simplex-Structured Matrix Factorization: Sparsity-based Identifiability and Provably Correct Algorithms
Department of Mathematics and Operational Research(数学与运筹学系);Faculté Polytechnique, Université de Mons(蒙斯大学理工学院)
在本文中,我们提供了新的算法与可识别性保证单纯形结构矩阵分解(SSMF),推广的非负矩阵分解。为SSMF提供可识别性结果的当前最先进的算法依赖于充分分散条件(SSC),其要求数据点在基向量的凸包内良好地分散。在大多数情况下,我们提出的算法恢复唯一分解的条件比SSC弱得多。我们只需要在维数为$d-1$的基向量的凸包的每个面上具有$d$点。关键思想是基于提取包含最大数量的点的小平面。我们说明了我们的方法对合成数据集和高光谱图像的有效性,表明它优于最先进的SSMF算法,因为它能够处理更高的噪声水平,秩亏矩阵,离群值和输入数据,高度违反SSC。
2020-07-22 cs.LG eess.IV eess.SP
Using Latent Variable Models to Observe Academic Pathways
Stanford University(斯坦福大学)
了解大规模的模式,在学生课程招生是一个非常感兴趣的问题,大学管理者和教育研究人员。然而,重要的决定往往是在没有一个良好的定量框架的过程中,学生的选择。我们提出了一种概率方法建模课程招生决策,从多标签分类和混合模型的灵感。我们使用一所大型大学十年的匿名学生成绩单来构建一个高斯潜变量模型,该模型可以学习课程注册的联合分布。该模型允许一组不同的推理查询和数据稀疏的鲁棒性。我们展示了这种方法与其他方法(包括深度学习架构)相比的有效性,并展示了其推断指导招生决策的潜在学生兴趣的能力。
2019-05-31 cs.LG stat.ML
Identifiability of Potentially Degenerate Gaussian Mixture Models With Piecewise Affine Mixing
University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);Samsung AI Lab, Montreal(蒙特利尔三星人工智能实验室);Saarland University & University of Amsterdam(萨尔州立大学与阿姆斯特丹大学)
本文研究了在分段仿射混合函数下,潜在退化高斯混合模型的可识别性问题,提出通过稀疏正则化和高斯性约束的两阶段方法来估计潜在变量。
2026-04-14 cs.AI cs.LG math.ST
Sparsemax and Relaxed Wasserstein for Topic Sparsity
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校)
主题稀疏性是指观察到单个文档通常集中在几个突出的主题上,而不是覆盖广泛的主题,并且真正的主题采用窄范围的术语,而不是广泛的词汇表覆盖。理解这个主题的稀疏性对于分析用户生成的Web内容和社交媒体尤其重要,这些内容以非常短的帖子和讨论的形式出现。随着在线社交媒体中单个文档的主题稀疏性增加,使用传统方法分析在线文本源的难度也增加。在本文中,我们提出了两种新的神经模型,通过提供基于高斯sparsemax构造的主题的稀疏后验分布,通过随机反向传播实现有效的训练。我们构造了一个推理网络的条件下的输入数据和推断变分分布与放松Wasserstein(RW)的分歧。与现有的基于Gaussian softmax构造和Kullback-Leibler(KL)发散的工作不同,我们的方法可以识别潜在的主题稀疏性,具有训练稳定性,预测性能和主题一致性。在不同类型的大型文本语料库上的实验证明了我们的模型的有效性,因为它们优于概率和神经方法。
2018-11-28 cs.IR cs.LG stat.ML
Sparse Infinite Random Feature Latent Variable Modeling
University of Hong Kong(香港大学)
我们提出了一个非线性,贝叶斯非参数潜变量模型,其中的潜空间被假定为稀疏和无限维先验使用印度抖振过程先验。后验,潜在空间中的实例化维度的数量保证是有限的。将印度自助过程置于潜变量上的目的是:1.)自动并按概率选择潜在维度的数量。2.)的情况。在潜在空间中施加稀疏性,印度自助餐过程将选择哪些元素正好为零。我们提出的模型允许稀疏的,非线性的潜在变量建模,其中自动选择潜在维度的数量。使用随机傅立叶近似使推理变得易于处理,并且我们可以通过马尔可夫链蒙特卡罗采样容易地实现后验推理。这种方法适用于高斯设置之外的许多观测模型。我们证明了我们的方法在各种合成,生物和文本数据集上的实用性,并表明与以前的潜变量模型相比,我们可以获得优越的测试集性能。
2022-05-27 cs.AI cs.LG stat.ML
Dynamic sparsity on dynamic regression models
在目前的工作中,我们考虑的变量选择和收缩的高斯动态线性回归贝叶斯框架内。特别是,我们提出了一种新的方法,允许随时间变化的稀疏性,基于扩展的尖峰和板先验的动态模型。这是通过为时变系数的方差分配适当的马尔可夫切换先验来完成的,扩展了Ishwaran和Rao(2005)以前的工作。此外,我们研究了不同的先验,包括过程方差的常见反向伽玛先验,以及其他混合先验分布,例如尖峰和平板的伽玛先验,这导致系数的正态伽玛先验的混合(Griffin ad Brown,2010)。从这个意义上说,我们的先验可以被视为一个动态变量选择先验,它在每个时间点诱导平滑(通过板)或收缩到零(通过尖峰)。用于后验计算的MCMC方法使用可以在每个时间点假设二进制状态的马尔可夫潜变量来生成系数的方差。通过这种方式,我们的模型是一个动态混合模型,因此,我们可以使用Gerlach等人(2000)的算法来生成潜在过程,而无需对状态进行调节。最后,通过模拟示例和真实数据应用程序来举例说明我们的方法。
2020-09-29 stat.CO stat.ME stat.ML
Bayesian Beta-Bernoulli Process Sparse Coding with Deep Neural Networks
Columbia University(哥伦比亚大学)
对于深度离散潜变量模型,已经提出了几种近似推理方法。然而,非参数的方法,以前已成功地用于经典的稀疏编码模型在很大程度上尚未探索的背景下,深模型。我们提出了一种非参数迭代算法来学习这种深度模型中的离散潜在表示。此外,为了学习尺度不变的离散特征,我们提出了局部数据缩放变量。最后,为了鼓励我们表示的稀疏性,我们提出了一个潜在因素的Beta-Bernoulli过程。我们评估我们的备用编码模型加上不同的似然模型。我们在具有不同特征的数据集上评估我们的方法,并将我们的结果与当前的摊销近似推理方法进行比较。
2023-03-14 cs.LG stat.ML
Random clique covers for graphs with local density and global sparsity
大的真实世界图往往是稀疏的,但它们通常包含许多密集连接的子图,并表现出高的聚类系数。虽然最近的随机图模型可以捕获这种稀疏性,但它们忽略了局部密度,反之亦然。我们建立了一个基于随机边团覆盖的贝叶斯非参数图模型,并证明了该模型能够刻画幂律度分布、全局稀疏性和非零局部聚类系数.该分布可以直接用作观察到的图的先验,或者作为用于推断潜在图结构的分层贝叶斯模型的一部分。
2019-07-17 stat.ME
Latent Simplex Position Model: High Dimensional Multi-view Clustering with Uncertainty Quantification
University of Florida(佛罗里达大学)
高维数据通常包含多个方面,并且多个聚类模式可以在不同的变量子空间(也称为视图)下共存。虽然多视图聚类算法的提出,不确定性量化仍然是困难的-一个特殊的挑战是在估计每个视图下的聚类分配概率的高复杂性,并在视图之间共享信息。在这篇文章中,我们提出了一种近似贝叶斯方法-将在视图上生成的相似性矩阵作为共同分配概率的粗略第一阶段估计;在其Kullback-Leibler邻域中,我们获得了一个改进的低秩矩阵,由单纯形坐标的成对乘积形成。有趣的是,每个单纯形坐标直接编码聚类分配的不确定性。对于多视图聚类,我们让每个视图从几个候选者中提取一个参数化,从而实现降维。由于模型灵活性高,估计可以有效地作为一个连续的优化问题进行,因此享有基于梯度的计算。该理论将该模型与多视图下的随机分区分布建立了联系。与单视图聚类方法相比,当使用高维基因表达数据对来自人类创伤性脑损伤研究的大脑进行聚类时,获得了更多可解释的结果。关键词:协正则化聚类,一致性,PAC-Bayes,随机聚类图,变量选择
2019-10-07 cs.LG stat.ML
Inference in topic models: sparsity and trade-off
主题模型对于建模离散数据(例如,文本、图像、视频、链接),并提供了一种有效的方式来发现海量数据中隐藏的结构/语义。该领域的核心问题之一是个体数据实例的后验推理。这个问题在流媒体环境中特别重要,但通常是棘手的。在本文中,我们调查使用的Frank-Wolfe算法(FW)恢复稀疏解决方案后验推理。从理论和实践两个方面详细阐述,FW表现出许多有趣的性质,这是有益的主题建模。然后,我们采用FW设计快速的方法,包括ML-FW,学习潜在的狄利克雷分配(LDA)在大规模。大量的实验表明,为了达到相同的预测水平,ML-FW可以比现有的最先进的方法快几十到几千倍,用于从海量/流数据中学习LDA。
2015-12-10 stat.ML
A Bayesian Adaptive Latent Mixture Model for Zero-Inflated Weighted Brain Connectome Analysis
University of Central Florida(中佛罗里达大学);School of Data, Mathematical, and Statistical Sciences(数据、数学与统计科学学院)
本文提出一种贝叶斯自适应潜在混合模型,用于处理零膨胀加权网络中的结构零和异质非零边强度,通过共享低秩潜在分数矩阵和hurdle似然分离边存在与条件边强度,实现稳定潜在线性模式和异质主体混合。
2026-05-13 stat.AP stat.CO stat.ME
Managing sparsity, time, and quality of inference in topic models
Japan Advanced Institute of Science and Technology(北陆先端科学技术大学院大学)
推理是概率主题模型的一个组成部分,但对于为特定模型导出有效算法来说往往是不平凡的。当我们想找到一个快速的推理算法,总是产生稀疏的潜在表示的文件,这是更具挑战性的。在这篇文章中,我们介绍了一个简单的概率主题模型推理框架,表示为FW。该框架具有通用性和灵活性,可以很容易地适应混合模型。它具有线性收敛速度,提供了一种简单的方法来合并先验知识,并为我们提供了一种简单的方法来直接权衡稀疏性与质量和时间。我们证明了良好的和灵活的FW在现有的推理方法的一些任务。最后,我们展示了如何在主题模型与非共轭先验推理可以有效地完成。
2013-04-15 cs.AI cs.CV stat.ME
Adaptive Bayesian Estimation of Mixed Discrete-Continuous Distributions under Smoothness and Sparsity
我们考虑非参数估计的混合离散-连续分布各向异性光滑条件下的离散部分的分布和可能增加的支持点的数量。对于这些设置,我们推导出在全变差距离的估计率的下界。接下来,我们考虑一个非参数混合正态模型,该模型使用连续潜变量作为观测的离散部分。我们发现,在这个模型中的后验合同率等于派生的下界的对数因子。因此,贝叶斯混合正态模型可以用于混合离散-连续分布的最优自适应估计。
2018-06-19 econ.EM math.ST stat.TH
ABACUS: Unsupervised Multivariate Change Detection via Bayesian Source Separation
变化检测涉及对连续数据进行分段,使得同一段中的观测共享某些期望的属性。多变量变化检测仍然是一个具有挑战性的问题,由于各种方式的变化点可以跨通道相关和潜在的个别通道上的信噪比差。在本文中,我们感兴趣的是在无监督设置中定位加性离群值(AO)和水平位移(LS)。我们提出了ABACUS,稀疏下的自动贝叶斯变点,贝叶斯源分离技术,以恢复潜在的信号,同时也检测模型参数的变化。多级稀疏实现了信号变化的降维和建模。我们表明,ABACUS在仿真研究中对最先进的变化检测方法和建立的潜变量模型具有竞争力或优越的性能。我们还说明了ABACUS的两个实际应用,建模基因组图谱和分析家庭用电量。
2018-10-15 stat.AP stat.ME stat.ML
Achieving a Hyperlocal Housing Price Index: Overcoming Data Sparsity by Bayesian Dynamical Modeling of Multiple Data Streams
了解住房价值如何随着时间的推移而演变对政策制定者,消费者和房地产专业人士非常重要。构建住房指数的现有方法是在粗空间粒度上计算的,例如大都市地区,这可能会掩盖或扭曲当地市场中明显的价格动态,例如社区和人口普查区。例如,在人口普查区一级进行估计的一个挑战是时空定位的房屋销售观测的稀疏性。我们的工作旨在通过利用发现具有相关估值动态的多个人口普查区域的观察来应对这一挑战。我们提出的贝叶斯非参数方法建立在潜在因素模型的框架上,以实现一个灵活的,数据驱动的方法来推断相关的人口普查区域的聚类。我们探索的方法,可扩展性和并行计算,产生一个住房估价指数在人口普查区的水平,而不是邮政编码,并在每月的基础上,而不是季度。我们的分析是在一个大型西雅图大都市住房数据集上提供的。
2015-05-05 stat.AP stat.ME stat.ML
Methods for Sparse and Low-Rank Recovery under Simplex Constraints
Rutgers University(罗格斯大学);Saarland University(萨尔大学)
通过$\ell_1$ -正则化促进稀疏性的事实上的标准方法在存在单纯形约束时变得无效,即,已知目标具有总和为给定常数的非负项。这种情况是类似的使用核范数正则化的低秩恢复厄米半正定矩阵与给定的轨迹。在本文中,我们讨论了几种策略来处理这种情况,从简单到更复杂。作为一个起点,我们考虑经验风险最小化(ERM)。从现有的理论可以看出,ERM具有更好的理论性质。预测和$\ell_2$ -估计误差比$\ell_1$ -正则化。鉴于此,我们认为,ERM结合后续的稀疏化步骤,如阈值是优于启发式的使用$\ell_1$ -正则化后,下降的总和约束和后续的规范化。在下一个层次,我们表明,任何稀疏促进正则化单纯形约束下不能凸。提出了一种基于平方$\ell_2$ -范数的倒数或负数的稀疏提升正则化方法,避免了文献中各种方法的缺点.我们的方法很自然地推广到具有给定迹的Hermitian半正定矩阵。通过对压缩感知、稀疏混合密度估计、投资组合优化和量子态层析成像的数值研究,说明了本文的主要内容。
2016-05-02 cs.LG stat.ME
Identifiability-Guaranteed Simplex-Structured Post-Nonlinear Mixture Learning via Autoencoder
Oregon State University(俄勒冈州立大学)
这项工作的重点是在无监督的方式解开非线性混合的潜在成分的问题。潜在成分被假定为驻留在概率单纯形,并通过一个未知的后非线性混合系统进行转换。该问题在信号和数据分析中有各种应用,例如,非线性高光谱分解、图像嵌入和非线性聚类。线性混合学习问题已经是不适定的,因为目标潜在成分的可识别性通常很难建立。由于涉及未知的非线性,该问题更具挑战性。先前的工作提供了一个函数方程为基础的配方可证明的潜在成分识别。然而,可识别性条件有些严格和不切实际。此外,可识别性分析是基于无限样本(即,总体)的情况下,而实际有限样本情况下的理解一直难以捉摸。此外,在现有的工作中的算法交易模型的表达性与计算的方便性,这往往阻碍了学习性能。我们的贡献是三方面的。首先,在很大程度上放松的假设下,新的可识别性条件。第二,全面的样本复杂性结果-这是第一次。第三,提出了一种基于约束自动编码器的算法框架,有效地规避了现有算法的挑战。合成和实际实验证实了我们的理论分析。
2021-06-16 cs.LG eess.SP stat.ML
Bayesian Structured Sparsity from Gaussian Fields
对结构稀疏性的大量研究有助于分析许多不同的应用。然而,在这项工作中很少有贝叶斯程序。在这里,我们开发了一个贝叶斯模型的结构化稀疏性,使用一个高斯过程(GP)共享参数的稀疏诱导前的比例特征相似性定义的任意正定内核。对于线性回归,回归系数上的这种稀疏诱导先验是将混合模型转换为法线的尺度混合的典型尖峰和平板先验的松弛。这种先验保留了包含参数的显式后验概率-现在使用GP概率先验分布-但通过潜在高斯场的椭圆切片采样实现了易于处理的计算。我们使用关联映射的基因组应用或识别与连续性状相关的遗传变异来激励这种先验的发展。我们的贝叶斯结构稀疏模型产生稀疏的结果,大大提高了灵敏度和精度相对于可比的方法。通过模拟,我们发现三个属性是这种改进的关键:i)在协变量中建模结构,ii)使用包含的后验概率进行显著性检验,iii)模型平均。我们目前的结果,从应用该模型到一个大型的基因组数据集,以证明计算的易处理性。
2014-07-08 q-bio.GN stat.ME
Anomaly Detection in Large Scale Networks with Latent Space Models
我们开发了一个实时的异常检测算法的大型,稀疏网络上的定向活动。我们使用动态逻辑模型与发送者和接收者特定的潜在因素的相互作用项,除了发送者和接收者特定的流行度分数的未来活动的倾向建模;从这个基础模型的偏差构成潜在的异常。潜在的节点属性估计通过变分贝叶斯方法,并可能随着时间的推移而变化,代表网络活动的自然变化。估计增加了病例-对照近似,以利用网络的稀疏性,并将计算复杂度从$O(N^2)$降低到$O(E)$,其中$N$是节点数,$E$是观察到的边数。我们在从超过25,000台计算机的企业网络收集的网络事件记录上运行我们的算法,并且能够识别红队攻击,其检测率为模型所需的一半,而没有潜在的交互项。
2021-01-29 cs.CR cs.SI stat.AP
On the identifiability of Dirichlet mixture models
La Trobe University(拉筹伯大学);Kyushu University(九州大学);University of Glasgow(格拉斯哥大学)
研究Dirichlet混合模型在单纯形内部的可识别性,证明了有限混合Dirichlet分布的非可识别性,并在固定总参数切片和受限区域中恢复可识别性,同时指出有限混合广义Dirichlet等模型的非可识别性。
2026-03-23 math.ST stat.TH
The Sparse Latent Position Model for nonnegative weighted networks
本文介绍了一种分析具有非负边值的二部和一部网络的新方法。所提出的方法结合并适应了一些想法,从文献中的潜变量网络模型。由此产生的框架是一种新型的潜在位置模型,具有很大的灵活性,并能够捕捉到重要的功能,通常所观察到的网络,如稀疏性和重尾度分布。所提出的方法的一个重要优点是,在一个单一的算法框架中的数据自动推导出的潜在维度的数量。此外,该模型为每个潜在维度赋予权重,从而提供了对其相对重要性的度量。提出了一种快速变分贝叶斯算法来估计模型的参数。最后,所提出的方法的应用程序都说明了人工和真实的数据集,并与其他现有的程序进行比较。
2018-08-28 stat.CO stat.ME
Fast Variational Boosting for Latent Variable Models
本文提出一种结合稀疏精度矩阵与Cholesky参数化的混合高斯变分近似,并开发基于全局和局部提升移动的快速估计方法,用于高效估计潜在变量模型。
2025-02-27 stat.CO stat.ME
Variational Inference and Sparsity in High-Dimensional Deep Gaussian Mixture Models
本文针对高维深度高斯混合模型拟合困难的问题,提出使用稀疏先验进行贝叶斯推断,并开发了一种可扩展的自然梯度变分推断算法,通过过拟合混合实现高效的架构选择,有效提升了高维数据的聚类效果。
2021-09-01 stat.ME
Explaining Latent Representations with a Corpus of Examples
University of Cambridge(剑桥大学);UCLA(加州大学洛杉矶分校);The Alan Turing Institute(艾伦·图灵研究所)
现代机器学习模型很复杂。它们中的大多数依赖于其输入的卷积潜在表示来发布预测。为了实现比连接输入和预测的黑盒子更大的透明度,有必要更深入地了解这些潜在的表征。为此,我们提出SimplEx:一种以用户为中心的方法,提供基于实例的解释,并参考一组自由选择的实例,称为语料库。SimplEx使用语料库来提高用户对潜在空间的理解,并回答两个问题:(1)哪些语料库示例解释了针对给定测试示例发布的预测?(2)这些语料库示例的哪些特征与模型相关,以便将它们与测试示例相关联?SimplEx通过将测试潜在表示重构为语料库潜在表示的混合来提供答案。此外,我们提出了一种新的方法,集成雅可比矩阵,它允许SimpleEx明确的混合物中的每个语料库功能的贡献。通过对从死亡率预测到图像分类的任务进行实验,我们证明了这些分解是鲁棒的和准确的。通过医学中的说明性用例,我们表明SimpleX通过突出显示解释模型表示的语料库中的相关模式来增强用户的能力。此外,我们展示了如何在选择语料库的自由,允许用户有个性化的解释,对他们有意义的例子。
2021-10-28 cs.AI cs.HC cs.LG
Posterior Contraction Rate of Sparse Latent Feature Models with Application to Proteomics
印第安自助过程(IBP)和系统发育印第安自助过程(pIBP)可以作为先验模型来推断数据集中的潜在特征。然而,这些模型的理论特性尚未得到充分探索,特别是在高维环境中。在本文中,我们证明了在温和的稀疏性条件下,由IBP或pIBP先验生成的潜在特征矩阵的后验分布,渐近收敛到真正的潜在特征矩阵。我们推导出后验收敛率,称为收缩率。我们表明,收敛保持即使当潜在的特征矩阵的维数与样本量增加,因此,使后验推理有效的高维设置。我们用计算机模拟证明了理论结果,其中并行回火马尔可夫链蒙特卡罗方法被应用于克服计算障碍。推导出的属性的实际效用证明通过推断的潜在功能在反相蛋白质阵列(RPPA)数据集下的IBP先验模型。手稿中报告的软件和数据集可在http://www.compgenome.org/IBP上获得。
2019-09-19 math.ST stat.AP stat.ME
Sparse Bayesian Estimation of Parameters in Linear-Gaussian State-Space Models
针对线性高斯状态空间模型中难以估计的稀疏转移矩阵,提出全概率贝叶斯方法SpaRJ,通过遍历不同稀疏模式获取后验稀疏样本,具有理论保证并提升可解释性,在144维参数空间和真实数据上验证了性能。
2023-06-21 stat.CO stat.ME
An Improved and Extended Bayesian Synthetic Control
提出了一种改进和扩展的贝叶斯综合控制模型,扩展了Tuomaala 2019年的潜在因素模型。我们所做的更改包括:1)在模型拟合之前对数据进行标准化-这可以提高不同数据集的效率和泛化能力; 2)添加随时间变化的协变量; 3)添加具有多个治疗单位的能力; 4)在贝叶斯模型中拟合潜在因子;以及5)在自动调整潜在因子数量之前引入稀疏性。我们证明了估计值与Abadie,Diamond和Hainmueller 2010和Abadie,Diamond和Hainmueller 2015中的两个传统合成控制研究的相似性,并扩展到多个目标系列,其中一个新的例子是根据数字隐私法导致的数据收集变化估计数字网站访问量。
2021-03-30 stat.AP stat.ME
Efficient Marginalization of Discrete and Structured Latent Variables via Sparsity
Instituto de Telecomunicações(电信研究所);University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);Instituto Superior Técnico(高等技术学院);Unbabel(Unbabel公司)
训练具有离散(分类或结构化)潜变量的神经网络模型可能在计算上具有挑战性,因为需要在大型或组合集合上进行边缘化。为了规避这个问题,通常诉诸于真实边际的基于采样的近似,需要噪声梯度估计器(例如,得分函数估计器)或具有较低方差重新参数化梯度的连续松弛(例如,Gumbel-Softmax)。在本文中,我们提出了一种新的训练策略,取代这些估计的准确而有效的边缘化。为了实现这一点,我们参数化离散分布在潜在的分配使用可微稀疏映射:sparsemax和它的结构对应。实际上,这些分布的支持大大减少,这使得有效的边缘化成为可能。我们报告了三个任务的成功结果,涵盖了一系列潜在变量建模应用:半监督深度生成模型,潜在通信游戏和具有位向量潜在表示的生成模型。在所有情况下,我们获得了良好的性能,同时仍然实现了基于采样的近似的实用性。
2020-12-28 cs.LG stat.ML
Simplex Deep Linear Discriminant Analysis
Mohamed bin Zayed University of Artificial Intelligence(莫莫德·本·泽德人工智能大学);National Center of Space Research and Technology(国家空间研究与技术中心);Nazarbayev University(纳扎尔巴耶夫大学);Purdue University Fort Wayne(普渡大学富尔顿分校)
本文提出了一种受约束的深度LDA方法,通过固定类均值和限制协方差,提升模型在图像和文本任务中的分类性能。
2026-02-19 cs.LG stat.ML
Disentanglement via Mechanism Sparsity Regularization: A New Principle for Nonlinear ICA
Mila(米拉人工智能研究所);DIRO, Université de Montréal(蒙特利尔大学计算机科学与运筹学系);ServiceNow Research(ServiceNow研究院);Tübingen AI Center, University of Tübingen(蒂宾根大学蒂宾根人工智能中心);Google Research(谷歌研究院)
这项工作引入了一种新的原则,我们称之为通过机制稀疏正则化,它可以应用于当感兴趣的潜在因素稀疏依赖于过去的潜在因素和/或观察到的辅助变量。我们提出了一种表示学习方法,通过同时学习潜在的因素和稀疏的因果关系图形模型,将它们联系起来,诱导解开。我们开发了一个严格的可识别性理论,建立在最近的非线性独立成分分析(ICA)的结果,形式化这一原则,并显示如何潜在的变量可以恢复到置换,如果一个正规化的潜在机制是稀疏的,如果一些图形连接标准是满足数据生成过程。作为我们框架的一个特例,我们展示了如何利用未知目标干预潜在因素来解开它们,从而进一步建立ICA和因果关系之间的联系。我们提出了一种基于VAE的方法,在该方法中,通过二进制掩码学习和正则化潜在机制,并通过在模拟中学习解纠缠表示来验证我们的理论。
2022-02-23 cs.LG stat.ML
Nonparametric Partial Disentanglement via Mechanism Sparsity: Sparse Actions, Interventions and Sparse Temporal Dependencies
Samsung AI Lab(三星人工智能实验室);Mila(米拉研究所);ServiceNow Research(ServiceNow研究院)
本研究提出机制稀疏性正则化原理,建立非参数可识别性理论,提出基于变分自编码器的估计方法,实现部分解缠,可利用多节点未知目标干预实现解缠,是CLeaR 2022工作的大幅扩展版。
2026-08-03 cs.LG stat.ML
Optimization on the Oblique Manifold for Sparse Simplex Constraints via Multiplicative Updates
University of Bari Aldo Moro(巴里阿尔多莫罗大学);University of Southampton(南安普顿大学)
针对低秩稀疏单纯形约束优化问题,提出一种基于斜流形几何的黎曼梯度下降方法,通过乘法更新严格保持约束,实验验证其优于欧氏和黎曼方法。
2026-09-29 cs.LG math.OC
A Sparsity-promoting Dictionary Model for Variational Autoencoders
Université de Lorraine(洛林大学);CNRS(法国国家科学研究中心);Inria(法国国家信息与自动化研究所);LORIA(洛林计算机科学及其应用实验室)
构建概率深度生成模型中的潜在空间,例如,变分自编码器(VAE)对于产生更有表现力的模型和可解释的表示以及避免过拟合是重要的。实现该目标的一种方式是对潜变量施加稀疏约束,例如,通过拉普拉斯先验然而,这样的方法通常使训练阶段复杂化,并且它们牺牲重建质量来提高稀疏性。在本文中,我们提出了一个简单而有效的方法来构建潜在的空间,通过稀疏促进字典模型,它假设每个潜在的代码可以写为字典的列的稀疏线性组合。特别是,我们利用了一种计算效率高且无需调谐的方法,该方法依赖于具有可学习方差的零均值高斯潜在先验。我们推导出一个变分推理方案来训练模型。语音生成建模的实验表明,所提出的方法比竞争技术的优势,因为它促进了稀疏性,而不会恶化输出语音质量。
2022-06-17 cs.LG cs.SD eess.AS
Simplex Autoencoders
PSL University(巴黎文理研究大学);Be-Ys Research(Be-Ys研究院)
由于隐私问题,合成数据生成变得越来越重要。虽然基于自动编码器的方法已被广泛用于此目的,但从其潜在空间中进行采样可能具有挑战性。混合模型是目前从这些空间中采样的最有效方法。在这项工作中,我们提出了一种新的方法,该方法将自动编码器的潜在空间建模为单纯形,允许一种新的启发式方法来确定混合模型中组件的数量。这种启发式算法与类的数量无关,并产生可比较的结果。我们还介绍了基于概率质量函数的采样方法,利用潜在空间的紧凑性。我们在合成数据集上评估了我们的方法,并在三个基准数据集上展示了它们的性能:MNIST,CIFAR-10和Celeba。我们的方法在MNIST、CIFAR-10和Celeba数据集上分别实现了4.29、13.55和11.90的图像生成FID。迄今为止,这些数据集上最好的AE FID结果分别为6.3,85.3和35.6,因此我们大大改善了这些数字(FID越低越好)。然而,AE并不是相关数据集上性能最好的算法,所有FID记录目前都由GANs保存。虽然我们在CIFAR和Celeba上的表现并不比GANs更好,但我们确实设法在MNIST数据集的当前GAN记录上挤出了不可忽略的改进(0.21)。
2023-01-16 cs.AI cs.CV cs.LG
Learning Generative Prior with Latent Space Sparsity Constraints
Indian Institute of Science(印度科学学院)
我们使用深度生成先验模型解决压缩感知问题,并考虑线性和学习非线性感知机制,其中非线性感知机制涉及全连接神经网络或卷积神经网络。最近,有人认为,自然图像的分布不在于一个单一的流形,而是在于一个联盟的几个子流形。我们提出了一个稀疏驱动的潜在空间采样(SDLSS)框架,并开发了一个近似元学习(PML)算法,以加强潜在空间的稀疏性。SDLSS允许生成元的值域空间被视为子流形的并集。我们还推导出样本的复杂性界限内的SDLSS框架的线性测量模型。结果表明,对于更高程度的压缩,SDLSS方法是更有效的比国家的最先进的方法。我们首先考虑在Fashion-MNIST数据集上比较线性和非线性传感机制,并表明学习的非线性版本优于线性版本。随后的比较与深压缩传感(DCS)的框架中提出的文献报道。我们还考虑了潜在空间的维度和稀疏因子在验证SDLSS框架中的效果。性能量化是通过采用三个客观指标:峰值信噪比(PSNR),结构相似性指数度量(SSIM),和重建误差(RE)。
2021-05-25 cs.CV cs.LG
Learning Sparsity of Representations with Discrete Latent Variables
NEC Laboratories Europe(NEC欧洲实验室);University of Birmingham(伯明翰大学)
针对深度潜变量生成模型表示密集的问题,提出 SDLGM 模型,通过引入辅助随机变量和 Gumbel-Softmax 两步采样显式建模稀疏度,结合摊销变分推断实现了自适应且可微的稀疏表示学习。
2023-04-03 cs.LG
PeLAP-A: Adaptive Latent Pruning for Lightweight Latent Diffusion Models
National University of Computer and Emerging Sciences(国立计算机与新兴科学大学)
提出PeLAP-A框架,通过可学习的通道重要性预测器对潜在通道进行自适应剪枝,发现强稀疏正则化下所有通道被抑制但去噪UNet性能反而提升,揭示潜在扩散模型的信息冗余现象。
2026-06-23 cs.LG
Learning Interpretable PDE Representations for Generative Reconstructions with Structured Sparsity
Department of Civil \& Environmental Engineering, Duke University, NC, USA
本文提出LatentPDE框架,通过构建可解释的潜在空间,解决稀疏观测重建和超分辨率问题,实现高保真恢复与不确定性跟踪。
2026-04-26 cs.LG
Cross-Domain Multitask Learning with Latent Probit Models
Duke University(杜克大学)
跨异构域学习多个任务是一个具有挑战性的问题,因为不同任务的特征空间可能不相同。我们假设多个任务中的数据是通过稀疏域变换从潜在的公共域生成的,并提出了一个潜在的概率模型(LPM)来共同学习域变换和公共域中的共享概率分类器。为了学习有意义的任务相关性并避免分类中的过拟合,我们在域变换矩阵和普通分类器中引入稀疏性。我们推导出理论界的域变换的稀疏性的分类器的估计误差。期望最大化算法的学习LPM。在几个真实数据集上证明了该方法的有效性。
2012-06-27 cs.LG stat.ML
Sparsity regularization via tree-structured environments for disentangled representations
McGill University(麦吉尔大学);Mila;Valence Labs(Valence实验室);Université de Montréal(蒙特利尔大学);Samsung - SAIT AI Lab(三星-SAIT人工智能实验室)
针对多相关环境下的因果表征学习问题,提出基于树结构的稀疏正则化方法TBR,利用环境间映射的稀疏变化约束识别潜在因果变量,在模拟和真实基因表达数据上均取得优于现有方法的效果。
2024-06-10 cs.LG stat.ML
LASERS: LAtent Space Encoding for Representations with Sparsity for Generative Modeling
Rutgers, the State University of New Jersey(罗格斯大学(新泽西州立大学))
该研究提出LASERS稀疏潜在空间编码方法,构建基于字典学习的DL-VAE与DL-GAN模型,在重建质量上优于VQ类方法,同时解决码本崩溃问题,揭示VQ的核心优势源于有损压缩而非离散化。
2024-09-16 cs.CV cs.LG
A Sparsity Principle for Partially Observable Causal Representation Learning
University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);Institute of Science and Technology Austria(奥地利科技学院);Max Planck Institute for Intelligent Systems(马克斯·普朗克智能系统研究所);Samsung - SAIT AI Lab, Montreal(三星SAIT AI实验室(蒙特利尔));Mila, Université de Montréal(蒙特利尔大学Mila研究所);ServiceNow Research(ServiceNow研究院);Seminar for Statistics, ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院统计研究所)
针对实例依赖部分可观测下的非配对因果表示学习,本文证明线性与分段线性混合的可辨识性,并提出基于稀疏性的潜在因果变量估计方法。
2024-06-15 cs.AI cs.LG stat.ML
Controlling for sparsity in sparse factor analysis models: adaptive latent feature sharing for piecewise linear dimensionality reduction
Aston University(阿斯顿大学);University of Sussex(萨塞克斯大学);University of Birmingham(伯明翰大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
无处不在的线性高斯探索工具,如主成分分析(PCA)和因子分析(FA),仍然被广泛用作探索性分析,预处理,数据可视化和相关任务的工具。然而,由于它们的刚性假设,包括高维数据的拥挤,它们在许多设置中已被更灵活且仍可解释的潜在特征模型所取代。特征分配通常使用离散潜变量建模,假设其遵循参数Beta-Bernoulli分布或贝叶斯非参数先验。在这项工作中,我们提出了一个简单易行的参数化特征分配模型,可以解决当前潜在特征分解技术的关键限制。新框架允许显式控制用于表达每个点的特征数量,并支持一组更灵活的分配分布,包括具有不同稀疏级别的特征分配。这种方法是用来推导出一种新的自适应因子分析(aFA),以及,自适应概率主成分分析(aPPCA)能够灵活的结构发现和降维的情况下,广泛的场景。我们推导出标准的吉布斯采样器,以及,期望最大化推理算法,收敛数量级更快的一个合理的点估计的解决方案。所提出的aPPCA模型的实用性证明了标准的PCA任务,如特征学习,数据可视化和数据白化。我们表明,aPPCA和aFA可以推断可解释的高级功能时,适用于原始MNIST和应用时,解释自动编码器功能。我们还展示了一个应用程序的aPPCA更强大的盲声源分离的功能磁共振成像(fMRI)。
2021-02-28 cs.LG math.ST stat.ML
CAST: Causal Anchored Simplex Transport for Distribution-Valued Time Series
Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院);Indiana University(印第安纳大学)
该研究提出CAST方法,通过因果锚定简单集传输来处理分布值时间序列的因果预测,解决了分布传输中的结构性失效问题,并在多个基准测试中表现出色。
2026-05-16 cs.LG stat.ML
Reverse Item Response Theory for Sparsity-Robust Ranking in Fragmented Cancer Drug-Response Matrices
本文提出逆向项目反应理论,将癌症类型视为受试者、药物视为项目,在GDSC2数据上估计耐药性与药物活性,在碎片化缺失下优于简单平均,实现鲁棒排序。
2026-10-02 cs.LG
Graph-Sparse LDA: A Topic Model with Structured Sparsity
Harvard University(哈佛大学);University of Texas at Austin(得克萨斯大学奥斯汀分校)
主题建模最初是为了对文本进行建模而设计的,现在已经成为揭示医学、金融和视觉等领域潜在结构的强大工具。模型的目标根据应用而有所不同:在某些情况下,发现的主题可能用于预测或其他下游任务。在其他情况下,专题本身的内容可能具有内在的科学意义。不幸的是,即使使用现代稀疏技术,由于底层空间的高维性,所发现的主题通常也难以解释。为了提高主题的可解释性,我们引入了Graph-Sparse LDA,这是一种分层主题模型,它利用了单词之间关系的知识(例如,如由本体编码的)。在我们的模型中,主题总结了一些潜在的概念词从底层图,解释观察到的话。Graph-Sparse LDA在两个真实世界的生物医学数据集上恢复稀疏的、可解释的摘要,同时匹配最先进的预测性能。
2014-11-21 cs.CL cs.LG stat.ML
Triple Simplex Matrix Completion for Expense Forecasting
IQVIA;University of Virginia(弗吉尼亚大学)
提出一种受三个概率单纯形约束的非负矩阵补全模型,通过学习项目与潜在空间费用模式的关联预测费用,无需后处理即可满足预算约束,并开发收敛的非精确交替优化算法,在真实数据集上优于现有方法。
2023-10-23 cs.IR cs.LG
Locality Regularized Reconstruction: Structured Sparsity and Delaunay Triangulations
Tufts University(塔夫茨大学)
本文提出局部性正则化最小二乘重构方法,通过促进使用与目标向量接近的列,在唯一 Delaunay 三角剖分条件下证明最优系数稀疏性上界为 d+1,并揭示稀疏支撑结构与 Delaunay 单纯形顶点的隐式对应关系。
2024-05-01 cs.LG eess.SP math.OC