Many machine learning problems can be reduced to learning a low-rank positive semidefinite matrix (denoted as $Z$), which encounters semidefinite program (SDP). Existing SDP solvers are often expensive for large-scale learning. To avoid directly solving SDP, some works convert SDP into a nonconvex program by factorizing $Z$ \textit{quadraticly} as $XX^\top$. However, this would bring higher-order nonlinearity, resulting in scarcity of structure in subsequent optimization. In this paper, we propose a novel surrogate for SDP learning, in which the structure of subproblem is exploited. More specifically, we surrogate unconstrained SDP by a biconvex problem, through factorizing $Z$ \textit{bilinearly} as $XY^\top$ and using a Courant penalty to penalize the difference of $X$ and $Y$, in which the resultant subproblems in terms of $X$ and $Y$ are convex respectively. Furthermore, we provide a theoretical bound for the associated penalty parameter under the assumption that the subobjective function of $X$ or $Y$ is $L$-Lipschitz-smooth and $\sigma$-strongly convex, such that the proposed surrogate will solve the original SDP when the penalty parameter is larger than this bound (that is $\gamma>\frac{1}{4}(L-\sigma)$). Experiments on two SDP-related applications demonstrate that the proposed algorithm is as accurate as the state-of-the-art, but is faster on large-scale learning.


翻译:许多机器学习问题可以降低到学习一个低价正正正半确定基基基基基(Z$,称为Z$美元)的半确定性基底矩阵(称为Z$美元 ) 。 在本文中,我们提出一个新的 SDP 学习应用的新替代工具,其中利用了亚质变 。 更具体地说,我们通过将美元作为美元乘以X元和美元乘以美元,将SDP转换成一个非convex程序,将SDP转换成一个非Convex方案,将美元作为美元(textit{quatraly 美元)的系数,将SDP作为美元和美元乘以美元之间的差额,从而带来更高的非线性非线性。然而,在本文中,我们提议为SDP学习的美元和美元(美元)的原始分解是相同的。此外,我们通过双convexx问题问题,将未获得对 SDP 的大型 SDP 问题进行不宽容的 SDP 的 SDP,而拟议的SUrant 和 5 的 美元 的罚款是拟议的,因此,我们为S- 。

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