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AF: Small: Collaborative Research: Mathematical Theory and Fast Algorithms for Rayleigh Quotient-type Optimizations

AF: Small: Collaborative Research: Mathematical Theory and Fast Algorithms for Rayleigh Quotient-type Optimizations
AF:小型:协作研究:瑞利商型优化的数学理论和快速算法
批准号:
1527104
负责人:
Ren-Cang Li
金额:
$13.9万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2015
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2015-07-15 至 2019-06-30

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
机器学习中的许多现代数据分析技术和应用都试图了解哪些输入数据对输出的影响最大。瑞利商(RQ),或者更广泛地说,RQ型目标函数,是捕捉这种信息的数学技术的基础。该项目对三种RQ型优化进行了深入的理论和算法研究:可以处理数据不确定性的健壮RQ型优化,可以结合图像分割或数据聚类的先验信息的约束型RQ型优化,以及可以执行多视角光谱聚类的跟踪比优化。这个项目提高了对这一实际重要的、面向用户的数学理论的理解,创造了体现在开放源码软件中的计算方法。它不仅推动了数据科学中的数学理论和优化算法的发展,而且还培训了计算机科学和计算数学研究生,使他们掌握成功开展该项目所需的跨学科知识和工具。PIs还包括本科生参与本研究项目的各个方面。PI期望产生RQ型优化的统一视图,将它们重新表述为线性和非线性特征值问题,新的变分原理可以表征其最优解。这些新原理应该揭示基本问题的数值线性代数特征,支持开发利用数学特性和稀疏数据结构的快速算法。
英文摘要
Many modern data analysis techniques and applications in machine learning try to learn what input data has the largest effects on the outputs. Rayleigh Quotients (RQ), or, more generally, RQ-type objective functions, are the basis of a mathematical technique that captures this information. This project conducts in-depth theoretical and algorithmic studies of three RQ-type optimizations: robust RQ optimizations that can handle data uncertainty, constrained RQ-type optimizations that can incorporate prior information from image segmentation or data clustering, and trace ratio optimizations that can perform multi-view spectral clustering. This project improves understanding of this practically important and user-oriented mathematical theory, creating computational methods that are embodied in open-source software. It not only advances mathematical theory and optimization algorithms in data science, but trains computer science and computational mathematics graduate students in interdisciplinary knowledge and tools necessary to undertake the project successfully. The PIs also involve undergraduate students in all aspects of this research project. The PIs expect to produce a unified view of RQ-type optimizations, reformulating them into linear and nonlinear eigenvalue problems for which new variational principles can characterize the optimal solutions. These new principles should expose the numerical linear algebra characteristics of the underlying problems, supporting the development of fast algorithms that exploint the mathematical properties and sparse data structure.
期刊论文(1)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Linear Constrained Rayleigh Quotient Optimization: Theory and Algorithms
线性约束瑞利商优化:理论和算法
DOI: 10.4208/csiam-am.2021.nla.01
发表时间: 2021
期刊: CSIAM Transactions on Applied Mathematics
影响因子: --
作者: [Zhou, Yunshen]
通讯作者: Zhou, Yunshen
Ubiquitous Doubling Algorithms for Nonlinear Matrix Equations and Applications
  • 批准号:
    1719620
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $20.08万
  • 财政年份:
    2017
  • 负责人:
    Ren-Cang Li
  • 依托单位:
Linear Response Eigenvalue Problem: New Minimization Principles and Efficient Algorithms
  • 批准号:
    1317330
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $21.45万
  • 财政年份:
    2013
  • 负责人:
    Ren-Cang Li
  • 依托单位:
Collaborative Research: Efficient Solvers for Nonlinear Eigenvalue Problems and Applications
  • 批准号:
    1115834
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $16.99万
  • 财政年份:
    2011
  • 负责人:
    Ren-Cang Li
  • 依托单位:
Marching Over Poles: Innovative Ways to Solve Matrix Differential Riccati Equations
  • 批准号:
    0810506
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $26.23万
  • 财政年份:
    2008
  • 负责人:
    Ren-Cang Li
  • 依托单位:
国内基金
海外基金
昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    --
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
  • 依托单位:
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张祥忠
  • 依托单位:
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    高学文
  • 依托单位: