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2024 article

Riemannian Natural Gradient Methods

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2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : hk, cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract. This paper studies large-scale optimization problems on Riemannian manifolds whose objective function is a finite sum of negative log-probability losses. Such problems arise in various machine learning and signal processing applications. By introducing the notion of Fisher information matrix in the manifold setting, we propose a novel Riemannian natural gradient method, which can be viewed as a natural extension of the natural gradient method from the Euclidean setting to the manifold setting. We establish the almost-sure global convergence of our proposed method under standard assumptions. Moreover, we show that if the loss function satisfies certain convexity and smoothness conditions and the input-output map satisfies a Riemannian Jacobian stability condition, then our proposed method enjoys a local linear—or, under the Lipschitz continuity of the Riemannian Jacobian of the input-output map, even quadratic—rate of convergence. We then prove that the Riemannian Jacobian stability condition will be satisfied by a two-layer fully connected neural network with batch normalization with high probability, provided that the width of the network is sufficiently large. This demonstrates the practical relevance of our convergence rate result. Numerical experiments on applications arising from machine learning demonstrate the advantages of the proposed method over state-of-the-art ones. Reproducibility of computational results. This paper has been awarded the “SIAM Reproducibility Badge: code and data available”, as a recognition that the authors have followed reproducibility principles valued by SISC and the scientific computing community. Code and data that allow readers to reproduce the results in this paper are available in https://github.com/hujiangpku/RNGD OR in the Supplementary Materials ( RNGD-main.zip [25.9MB]). [Formula: see text]

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Riemannian Natural Gradient Methods
Date Crossref
22/01/2024
Éditeur
Society for Industrial & Applied Mathematics (SIAM)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

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