模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2023, Vol. 36 Issue (9): 842-855    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202309007
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基于莫比乌斯陀螺矢量空间的双曲正定核
杨梅梅1,2, 方鹏飞1,2, 朱士鹏1,2, 薛晖1,2
1.东南大学 计算机科学与工程学院 南京 211189;
2.东南大学 新一代人工智能技术与交叉应用教育部重点实验室 南京 211189
Hyperbolic Positive Definite Kernels Based on Möbius Gyrovector Space
YANG Meimei1,2, FANG Pengfei1,2, ZHU Shipeng1,2, XUE Hui1,2
1. School of Computer Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189;
2. Key Laboratory of New Generation Artificial Intelligence Technology and Its Interdisciplinary Applications of Ministry of Education, Southeast University, Nanjing 211189

全文: PDF (822 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 层次结构数据广泛存在于各类机器学习场景中,双曲空间能够以极低的失真编码层次结构数据,引入核方法后,可进一步提高双曲空间的表征能力.然而,现有的双曲核仍然存在自适应能力较低或数据失真的缺陷.为了解决这些问题,文中提出基于莫比乌斯陀螺矢量空间的双曲正定核方法.利用莫比乌斯陀螺矢量空间与庞加莱模型之间的关系,构造莫比乌斯径向基核.具体使用莫比乌斯陀螺距离代替欧几里得距离,构造莫比乌斯高斯核和莫比乌斯拉普拉斯核,并进一步证明核函数的正定性.另外,将该核函数从复空间转换到实空间上,更适用于大多数机器学习任务.在多组真实的社交网络数据集上的实验验证文中方法的有效性.
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作者相关文章
杨梅梅
方鹏飞
朱士鹏
薛晖
关键词 双曲几何双曲核函数庞加莱模型正定核莫比乌斯陀螺矢量空间    
Abstract:Hierarchical data is widely present in various machine learning scenarios and the data can be encoded in hyperbolic spaces with very low distortion. Kernel methods are introduced to further enhance the representation capability of hyperbolic space. However, the existing hyperbolic kernels still have the drawbacks of low adaptive capacity or data distortion. To address these issues, hyperbolic positive definite kernels based on Möbius gyrovector space is proposed in this paper. By leveraging the relationship between the Möbius gyrovector space and the Poincaré model, a class of hyperbolic kernel functions, the Möbius radial basis kernels, are constructed. Specifically, the Möbius gyrodistance is employed in place of the Euclidean distance to construct the Möbius Gaussian kernel and the Möbius Laplacian kernel, with the positive definiteness of the kernel functions further demonstrated. Moreover, kernel functions are transformed from complex space to real space, and thus they are more suitable for most machine learning tasks. Experiments on several real-world social network datasets validate the effectiveness of the proposed method.
Key wordsHyperbolic Geometry    Hyperbolic Kernels    Poincaré    Model    Positive Definite Kernel    Möbius Gyrovector Space   
收稿日期: 2023-08-01     
ZTFLH: TP391  
基金资助:国家自然科学基金面上项目(No.62076062)、国家自然科学基金青年项目(No.62306070)、江苏省重点研发计划(社会发展)项目( No.BE2022811)资助
通讯作者: 薛 晖,博士,教授,主要研究方向为机器学习、模式识别.E-mail:hxue@seu.edu.cn.   
作者简介: 杨梅梅,博士研究生,主要研究方向为双曲机器学习、双曲核学习、双曲图学习.E-mail:meimeiyang@seu.edu.cn.方鹏飞,博士,副教授,主要研究方向为机器学习、模式识别.E-mail:fangpengfei@seu.edu.cn.朱士鹏,博士研究生,主要研究方向为计算机视觉、多模态学习,模式识别.E-mail:shipengzhu@seu.edu.cn.
引用本文:   
杨梅梅, 方鹏飞, 朱士鹏, 薛晖. 基于莫比乌斯陀螺矢量空间的双曲正定核[J]. 模式识别与人工智能, 2023, 36(9): 842-855. YANG Meimei, FANG Pengfei, ZHU Shipeng, XUE Hui. Hyperbolic Positive Definite Kernels Based on Möbius Gyrovector Space. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2023, 36(9): 842-855.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202309007      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2023/V36/I9/842
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