Matrix valued data has become increasingly prevalent in many applications. Most of the existing clustering methods for this type of data are tailored to the mean model and do not account for the dependence structure of the features, which can be very informative, especially in high-dimensional settings. To extract the information from the dependence structure for clustering, we propose a new latent variable model for the features arranged in matrix form, with some unknown membership matrices representing the clusters for the rows and columns. Under this model, we further propose a class of hierarchical clustering algorithms using the difference of a weighted covariance matrix as the dissimilarity measure. Theoretically, we show that under mild conditions, our algorithm attains clustering consistency in the high-dimensional setting. While this consistency result holds for our algorithm with a broad class of weighted covariance matrices, the conditions for this result depend on the choice of the weight. To investigate how the weight affects the theoretical performance of our algorithm, we establish the minimax lower bound for clustering under our latent variable model. Given these results, we identify the optimal weight in the sense that using this weight guarantees our algorithm to be minimax rate-optimal in terms of the magnitude of some cluster separation metric. The practical implementation of our algorithm with the optimal weight is also discussed. Finally, we conduct simulation studies to evaluate the finite sample performance of our algorithm and apply the method to a genomic dataset.


翻译:矩阵价值数据在许多应用中越来越普遍。 用于这类数据的现有组群方法大多是针对中位模型的,而没有说明特征的依附结构,这些特征的依附结构可能非常丰富,特别是在高维环境中。 为了从组群依附结构中提取信息,我们为以矩阵形式排列的特征提出了一个新的潜在变量模型,其中有一些未知成员矩阵代表了行和列的组群。在这个模型下,我们进一步提议了一类等级分类算法,使用加权变量矩阵的差异作为差异性衡量标准。理论上,我们表明在温和条件下,我们的算法在高维度设置中实现了组合一致性。虽然这种一致性的结果保留了我们具有广泛类别加权共位矩阵的算法,但这一结果的条件取决于重量的选择。为了调查重量如何影响我们的算法的理论性性表现。 我们为在我们潜位变量模型下建立较低的组合组合。 我们从这些结果中找出了最优的比重, 使用这种比重保证我们的算算法在高维度设置中达到最小的缩度- 。 我们用一个最优的算法方法来进行我们最优级的运算方法,我们最优级的运算法研究。 我们最后用最优的算法的模型的比重到最优级化了我们最优级算法的比重到最深级的模型的比重。

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