CIF: Small: High-Dimensional Analysis of Stochastic Iterative Algorithms for Signal Estimation

CIF:小:信号估计随机迭代算法的高维分析

基本信息

  • 批准号:
    1718698
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2020-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Optimization lies at the heart of modern signal and information processing. In recent years, the soaring quantity of information that is being acquired and becoming available makes computational and algorithmic issues increasingly important. This project contributes to an understanding of the fundamental limits of various stochastic optimization algorithms when dealing with high-dimensional data. Since such algorithms are the workhorse in many estimation, inference, and machine learning tasks, this research is well-posed to make significant and broad impact on many applications. Examples include real-time or low-latency medical image reconstructions, distributed computation on power grids, and the training of artificial neural networks for image understanding.In this project, the PI studies a family of efficient stochastic iterative algorithms for solving large-scale convex and nonconvex optimization problems that arise in various signal estimation tasks. The broad goal in this project is to analyze the exact dynamics of these stochastic iterative algorithms in the high-dimensional limit. This asymptotic analysis provides a complete characterization of the typical behavior of the algorithms. The theoretical investigation draws upon techniques from the statistical physics of mean-field interactive particle systems, the weak convergence theory of stochastic processes, signal processing, information theory, and optimization. The theoretical analysis can be used to clarify the effectiveness of such stochastic methods for large-scale optimization and to establish their fundamental performance bounds. The insights obtained from the analysis can also be used to guide the design of new scalable algorithms to achieve optimal trade-offs between estimation accuracy, sample complexity, and computational complexity.
优化是现代信号和信息处理的核心。近年来,获取和可用的信息量不断增加,使得计算和算法问题变得越来越重要。该项目有助于理解处理高维数据时各种随机优化算法的基本限制。由于此类算法是许多估计、推理和机器学习任务的主力,因此这项研究可以对许多应用产生重大而广泛的影响。示例包括实时或低延迟的医学图像重建、电网上的分布式计算以及用于图像理解的人工神经网络的训练。在该项目中,PI 研究了一系列用于求解大规模凸问题的高效随机迭代算法。以及各种信号估计任务中出现的非凸优化问题。该项目的总体目标是分析这些随机迭代算法在高维限制下的精确动态。这种渐近分析提供了算法典型行为的完整表征。理论研究借鉴了平均场交互粒子系统的统计物理学、随机过程的弱收敛理论、信号处理、信息论和优化等技术。理论分析可用于阐明此类随机方法对于大规模优化的有效性,并确定其基本性能范围。从分析中获得的见解还可用于指导新的可扩展算法的设计,以实现估计精度、样本复杂性和计算复杂性之间的最佳权衡。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Modern Perspective on Streaming PCA and Subspace Tracking: The Missing Data Case
流式 PCA 和子空间跟踪的现代视角:丢失数据案例
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    20.6
  • 作者:
    Chi, Y.;Balzano, L;Lu, Y. M.
  • 通讯作者:
    Lu, Y. M.
Fundamental Limits of PhaseMax for Phase Retrieval: A Replica Analysis
PhaseMax 用于相位检索的基本限制:副本分析
Optimal Spectral Initialization for Signal Recovery With Applications to Phase Retrieval
用于相位检索应用的信号恢复的最佳频谱初始化
The Scaling Limit of High-Dimensional Online Independent Component Analysis
高维在线独立成分分析的缩放极限
The role of regularization in classification of high-dimensional noisy Gaussian mixture
正则化在高维噪声高斯混合分类中的作用
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 作者:
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Yue Lu其他文献

Decoding active components in a formulation of multiple herbs for treatment of psoriasis based on three cell lines fishing and liquid chromatography-mass spectrometry analysis.
基于三种细胞系捕获和液相色谱-质谱分析,解码治疗牛皮癣的多种草药制剂中的活性成分。
  • DOI:
    10.1016/j.jpba.2020.113331
  • 发表时间:
    2020-04-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lingxiao Chen;Haiming Chen;Yue Lu;Ling Han;Shen;Meiting Liu;Xiong Li;J. Zhao;Chuanjian Lu;Shaoping Li
  • 通讯作者:
    Shaoping Li
ELECTROLYTIC DEPOSITION OF TiC PARTICLES/Ag COMPOSITE FILMS AND THEIR MECHANICAL AND ELECTRICAL PROPERTIES
电解沉积TiC颗粒/Ag复合薄膜及其力学和电学性能
  • DOI:
    10.1142/s0218625x18501214
  • 发表时间:
    2017-12-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Li Yuan;Xuzheng Qian;C. Zeng;Chen Gao;Yue Lu
  • 通讯作者:
    Yue Lu
A statistical approach to simulation model validation in response-time analysis of complex real-time embedded systems
复杂实时嵌入式系统响应时间分析中仿真模型验证的统计方法
Crosstalk between soluble PDGF‐BB and PDGFRβ promotes astrocytic activation and synaptic recovery in the hippocampus after subarachnoid hemorrhage
可溶性 PDGF-BB 和 PDGFRβ 之间的串扰促进蛛网膜下腔出血后海马星形胶质细胞的激活和突触恢复
  • DOI:
    10.1096/fj.201900195r
  • 发表时间:
    2019-06-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xiao;Qi Wu;Yue Lu;Xiang;Sheng;Jiang Shao;Yuan Zhou;Jigang Chen;L. Hou;Cheng;Xin Zhang
  • 通讯作者:
    Xin Zhang
Antiasthmatic activity of luteolin-7-O-glucoside from Ailanthus altissima through the downregulation of T helper 2 cytokine expression and inhibition of prostaglandin E2 production in an ovalbumin-induced asthma model.
在卵清蛋白诱导的哮喘模型中,臭椿中的木犀草素-7-O-葡萄糖苷通过下调 T 辅助细胞 2 细胞因子表达和抑制前列腺素 E2 产生而发挥抗哮喘活性。
  • DOI:
    10.1248/bpb.32.1500
  • 发表时间:
    2009-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    M. Jin;Ju Hye Yang;Eunkyung Lee;Yue Lu;Soonyoul Kwon;K. Son;J. Son;H. Chang
  • 通讯作者:
    H. Chang

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    2019
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    $ 51.56万
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