In this paper, we propose a general procedure for establishing the landscape connections of a Riemannian optimization problem under the embedded and quotient geometries. By applying the general procedure to the fixed-rank positive semidefinite (PSD) and general matrix optimization, we establish an exact Riemannian gradient connection under two geometries at every point on the manifold and sandwich inequalities between the spectra of Riemannian Hessians at Riemannian first-order stationary points (FOSPs). These results immediately imply an equivalence on the sets of Riemannian FOSPs, Riemannian second-order stationary points (SOSPs) and strict saddles of fixed-rank matrix optimization under the embedded and the quotient geometries. To the best of our knowledge, this is the first geometric landscape connection between the embedded and the quotient geometries for fixed-rank matrix optimization and it provides a concrete example on how these two geometries are connected in Riemannian optimization. In addition, the effects of the Riemannian metric and quotient structure on the landscape connection are discussed. We also observe an algorithmic connection for fixed-rank matrix optimization under two geometries with some specific Riemannian metrics. A number of novel ideas and technical ingredients including a unified treatment for different Riemannian metrics and new horizontal space representations under quotient geometries are developed to obtain our results. The results in this paper deepen our understanding of geometric connections of Riemannian optimization under different Riemannian geometries and provide a few new theoretical insights to unanswered questions in the literature.


翻译:在本文中,我们提出了一个在嵌入式和商数式地貌模型下建立里曼尼优化问题的景观连接的一般程序。 通过对固定的正正半成质模型(PSD)和一般矩阵优化应用一般程序,我们在每个点在里曼尼安黑塞安第一阶定点(FOSPs)里曼尼第一阶定点(Riemannian第一阶定点)的里曼尼最优化的光谱和夹层之间的多重不平等点上建立了精确的里曼尼梯度连接。这些结果立即意味着里曼尼FOS、里曼尼第二阶第二阶固定点(SOSPs)的组合与固定正态矩阵优化的严格搭配。 据我们所知,这是在里曼尼第一阶第一阶定点(FFFOSPs)。这些结果立即意味着里曼尼最深层FOSP、里曼尼第二阶定点(SOSPs)和固定矩阵优化的固定矩阵优化的固定基质矩阵(SOraltical Realalalimalalal)结果和新版地平面结构下的一些里曼数字。我们还观察了里曼新的里基模型的里基模型的里曼的里基结构的里基结构,包括里基结构的里基模型的里基数。

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