张量网络的图结构

2016-Tensor Ring Decomposition-论文笔记 张量文章 阅读详情

在张量计算中,向量、矩阵以及张量之间的计算其实都可以用图形进行表示,这种表示方法可以直观生动地表现出运算规则,另外,它也是很多物理系统中常用的工具。今天,我们将介绍一些常见张量网络的图结构。

1 基本的张量网络图

我们知道:向量和矩阵都可以看作是张量,只不过它们都是低阶张量。在张量网络中,我们可以根据维度信息将向量和矩阵绘制成标准的图结构。

在图中,标量 (scalar) 是一个单一的节点,向量是由一个节点和一条表示向量大小为I\times 1的边构成,矩阵则是由一个节点和两条表示矩阵大小为I\times J的边构成。

2 张量计算的图结构

1) 向量-向量相乘:给定任意两个大小为I\times 1的向量a,b,则可以得到一个标量 a^{T}b 。

2) 矩阵-向量相乘:给定任意大小为I\times J的矩阵A和大小为J\times 1的向量b,则相乘之后可以得到一个大小为I\times 1的向量Ab。

3) 矩阵-矩阵相乘:给定两个大小分别为I\times J和J\times K的矩阵A和矩阵B,则相乘之后会得到一个大小为I\times K的矩阵AB。

4) 向量外积:给定两个大小分别为为I\times 1和J\times 1的矩阵a和矩阵b,则向量外积得到一个大小为I\times J的矩阵a\otimes b。

5) 张量-向量相乘:给定任意大小为I\times J\times K的三阶张量\chi和三个大小分别为I\times 1、J\times 1和K\times 1的向量a,b,c,则相乘之后可以得到一个标量,记作\chi \times _{1}a\times _{2}b\times _{3}c。

在图结构中,四个节点分别表示张量和向量,三条边对应着张量-向量相乘。我们也能将这一运算泛化到任意阶张量上,如下图。

6) 张量-矩阵混合乘积:混合乘积满足上述运算规则。

3 一些张量网络模型案例

1) 张量链式分解 (tensor train decomposition),基本表示可参考机器学习 | 张量链式分解。

2) 树形张量网络 (tree tensor network),也是多层Tucker分解。

 

3) 张量环式分解 (tensor ring decomposition)。

 

参考资料

  1. 日本RIKEN赵启斌教授的汇报slides:Tensor Networks in Machine Learning: Recent Advances and Frontiers

 

Efficient Low Rank Tensor Ring Completion笔记 Abstract 使用最近提出的张量环 (TR) 分解的矩阵乘积状态 (MPS) 表示,在本文中,我们提出了一种 TR 补全算法,它是一种交替最小化算法,可在 MPS 表示中的因子上交替进行。 这种发展的部分原因是矩阵补全算法的成功,该算法在(低秩)因子上交替。 我们提出了一种新颖的初始化方法,并分析了 TR 补全算法的计算复杂度。 TR补全算法与采用低秩张量训练(TT)近似进行数据补全的现有算法之间的数值比较表明,我们的方法在各种实际计算机视觉设置中优于现有算法,从而证明了与张量训练相比, 张量环改进了的 阅读详情

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