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arXiv 2306.02411math.ATcs.AIcs.LG
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通过持久匹配图衡量子集的拓扑质量

Topological Quality of Subsets via Persistence Matching Diagrams

Universidad de Sevilla(塞维利亚大学);Universidad Loyola Andalucia(安达卢西亚洛约拉大学)

Álvaro Torras-Casas, Eduardo Paluzo-Hidalgo, Rocio Gonzalez-Diaz

AI总结:

本文提出持久匹配图这一拓扑不变量,结合嵌入与持久同调,通过最小生成树算法衡量子集对数据集的代表质量,并用于估计 Hausdorff 距离界和解释监督学习性能不佳的原因。

摘要:

数据质量对于机器学习模型的成功训练、泛化和性能至关重要。我们提出利用拓扑数据分析技术来衡量一个子集相对于其所代表数据集的质量。具体来说,我们定义了持久匹配图,这是一种通过将嵌入与持久同调相结合而导出的拓扑不变量。我们提供了一种利用最小生成树计算该不变量的算法。此外,该不变量使我们能够理解子集是否“很好地代表”了较大数据集中的簇,并且我们还用它来估计子集与完整数据集之间的 Hausdorff 距离的界。特别是,这种方法使我们能够解释为什么所选择的子集可能导致监督学习模型的性能不佳。

英文摘要:

Data quality is crucial for the successful training, generalization and performance of machine learning models. We propose to measure the quality of a subset concerning the dataset it represents, using topological data analysis techniques. Specifically, we define the persistence matching diagram, a topological invariant derived from combining embeddings with persistent homology. We provide an algorithm to compute it using minimum spanning trees. Also, the invariant allows us to understand whether the subset ``represents well" the clusters from the larger dataset or not, and we also use it to estimate bounds for the Hausdorff distance between the subset and the complete dataset. In particular, this approach enables us to explain why the chosen subset is likely to result in poor performance of a supervised learning model.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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