深度学习中的低秩矩阵优化的模型及算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    12126370
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0405.连续优化
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2021
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2022-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Artificial Intelligence has made a revolutionary breakthrough with the help of deep learning. The Model of deep learning is very complex, which demands high storage space and computing resources. Model compression skills can remove redundant nodes in deep learning so that the consumption of computing space and resources can be effectively reduced. There are a lot of fresh low-rank matrix optimization problems in the neural network compression. However, optimization problems in deep learning are usually large-scale. The existing algorithms of low-rank completion usually fail to output an optimal or approximate solution within a reasonable time. How to effectively train the compressed neural network and exactly solve the low rank matrix optimization problems is a leading but challenging topic, which deserves further explorations. This project mainly focuses on the key technical problems, such as weighting parameter redundancy, high amount of calculation, and large scale. The main purpose is to achieve the effective training of neural network and try to solve the low-rank matrix optimization problems, so that promote the intersection of optimization and other disciplines. This project intends to establish models and algorithms of low-rank matrix optimization in deep learning. As for the large-scale problem, we can reduce dimension by the stochastic method, and design randomized algorithms for large-scale low rank matrix optimization in deep learning.
深度学习使人工智能产生革命性突破。但是深度学习的模型比较复杂,需要高额的存储空间和计算资源。模型压缩技术可以删除冗余的节点,从而减小深度学习对于计算空间和资源的消耗。模型压缩蕴藏了许多新型低秩矩阵优化问题。深度学习中的优化问题具有大规模的特点,现有的低秩矩阵恢复的模型和算法往往无法在合理时间内给出问题的最优解或近似解。如何有效训练压缩后的神经网络又求解低秩矩阵优化问题是一项有挑战性的前沿课题,需要进一步的探究。本项目重点关注神经网络中权重参数冗余、高计算量、问题规模大等关键技术难题,实现有效训练神经网络且求解新的低秩矩阵优化问题的目的,促进最优化与其他学科的交叉融合。本项目拟建立深度学习中低秩矩阵优化的模型,设计快速算法;针对大规模低秩矩阵优化,利用随机方法降维,为大规模低秩矩阵优化问题设计随机优化算法。

结项摘要

深度学习使人工智能产生革命性突破。但是深度学习的模型比较复杂,需要高额的存储空间和计算资源。模型压缩技术可以删除冗余的节点,从而减小深度学习对于计算空间和资源的消耗。模型压缩蕴藏了许多新型低秩矩阵优化问题。深度学习中的优化问题具有大规模的特点。本项目旨在开展低秩矩阵优化问题的模型和算法研究,获得如下三个方面的结果:(1) 为带线性约束、目标函数不可分离的凸优化问题设计了基于增广拉格朗日方法的半光滑牛顿算法,并给出了收敛性分析;(2) 为带线性约束、目标函数不可分离的凸优化问题设计了交替方向乘子法,并给出了收敛性分析;(3)基于矩阵恢复,我们为线性高光谱解混问题设计了近端梯度算法和自适应动量算法。当高光谱图像的规模很大时,我们引入随机方法降维,提出了随机近端梯度算法。这些结果不仅能为求解大规模矩阵优化问题提供新模型和新算法,而且也可为最优化、信息科学、数据科学、计算机科学技术的交叉融合提供新元素,具有重要的科学意义和实用价值。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
建筑规模数据的回归分析及拆除率的估算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘德斌;金泽宇;柯志发;徐芳芳
  • 通讯作者:
    徐芳芳

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动态增长率模型与海外新冠疫情分析
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
    刘明明;崔春风;童小娇;戴彧虹
  • 通讯作者:
    戴彧虹

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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