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Garantizando la preservación de la estructura de datos topológicos bajo la compresión del autoencoder debido a la regularización del espacio latente en los nodos de Gauss-Legendre

Autores: Ramanaik, Chethan Krishnamurthy; Willmann, Anna; Suarez Cardona, Juan-Esteban; Hanfeld, Pia; Hoffmann, Nico; Hecht, Michael

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Garantizando la preservación de la estructura de datos topológicos bajo la compresión del autoencoder debido a la regularización del espacio latente en los nodos de Gauss-Legendre


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Espacio latente
Restricción de regularización
Jacobiano del autoencoder
Nodos de Legendre
Defectos topológicos
Perceptrón multicapa

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 22

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Formulamos una restricción de regularización del espacio latente independiente de los datos para autoencoders no supervisados generales. La regularización se basa en muestrear el Jacobiano del autoencoder en los nodos de Legendre, que son los centros de la cuadratura de Gauss-Legendre. Revisitar este clásico nos permite demostrar que los autoencoders regularizados aseguran una re-incrustación uno a uno del conjunto de datos inicial en su representación latente. Las demostraciones muestran que las estrategias de regularización propuestas anteriormente, como la codificación autocontractiva, causan defectos topológicos incluso en ejemplos simples, al igual que los autoencoders basados en convoluciones (variacionales). En contraste, la preservación topológica está garantizada por las redes neuronales de perceptrón multicapa estándar cuando se regularizan utilizando nuestro enfoque. Esta observación se extiende desde el clásico conjunto de datos FashionMNIST hasta las exploraciones cerebrales de resonancia magnética (MRI) de baja resolución, lo que sugiere que representaciones fiables de baja dimensión de conjuntos de datos complejos de alta dimensión pueden lograrse utilizando esta técnica de regularización.

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