Universal Matrix Sparsifiers and Fast Deterministic Algorithms for Linear Algebra
Notice bibliographique
Résumé
Let $\mathbf S \in \mathbb R^{n \times n}$ satisfy $\|\mathbf 1-\mathbf S\|_2\leεn$, where $\mathbf 1$ is the all ones matrix and $\|\cdot\|_2$ is the spectral norm. It is well-known that there exists such an $\mathbf S$ with just $O(n/ε^2)$ non-zero entries: we can let $\mathbf S$ be the scaled adjacency matrix of a Ramanujan expander graph. We show that such an $\mathbf S$ yields a $universal$ $sparsifier$ for any positive semidefinite (PSD) matrix. In particular, for any PSD $\mathbf A \in \mathbb{R}^{n\times n}$ with entries bounded in magnitude by $1$, $\|\mathbf A - \mathbf A\circ\mathbf S\|_2 \le εn$, where $\circ$ denotes the entrywise (Hadamard) product. Our techniques also give universal sparsifiers for non-PSD matrices. In this case, letting $\mathbf S$ be the scaled adjacency matrix of a Ramanujan graph with $\tilde O(n/ε^4)$ edges, we have $\|\mathbf A - \mathbf A \circ \mathbf S \|_2 \le ε\cdot \max(n,\|\mathbf A\|_1)$, where $\|\mathbf A\|_1$ is the nuclear norm. We show that the above bounds for both PSD and non-PSD matrices are tight up to log factors. Since $\mathbf A \circ \mathbf S$ can be constructed deterministically, our result for PSD matrices derandomizes and improves upon known results for randomized matrix sparsification, which require randomly sampling ${O}(\frac{n \log n}{ε^2})$ entries. We also leverage our results to give the first deterministic algorithms for several problems related to singular value approximation that run in faster than matrix multiplication time. Finally, if $\mathbf A \in \{-1,0,1\}^{n \times n}$ is PSD, we show that $\mathbf{\tilde A}$ with $\|\mathbf A - \mathbf{\tilde A}\|_2 \le εn$ can be obtained by deterministically reading $\tilde O(n/ε)$ entries of $\mathbf A$. This improves the $1/ε$ dependence on our result for general PSD matrices and is near-optimal.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,010 | 0,004 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».