为了进一步验证,我们使用了额外的公开数据集。共有 31 名健康个体(13 名男性,年龄 19-41 岁)参与了这项研究。研究人员以随机顺序向参与者播放了六种选定食品的三段相同视频广告(即动态内容)。每个视频广告的长度在 25 到 46 秒之间。视频播放完成后,使用二元选择试验得出产品排名。在这里,分类任务归结为对参与者在排名方面的第一个和最后一个选择的辨别,这很容易与决策过程联系起来,从而与购买(或不购买)产品的意图联系起来。最后,记录脑电图活动,并进行抽样
摘要 — 目标:基于黎曼几何的方法已被证明是脑机接口 (BCI) 解码的良好模型。然而,这些方法受到维数灾难的影响,无法部署在高密度在线 BCI 系统中。此外,黎曼方法缺乏可解释性,导致人工制品决定分类性能,这在人工制品控制至关重要的领域(例如患者群体中的神经反馈和 BCI)是有问题的。方法:我们严格证明了切线空间上的任何线性函数与相应的派生空间滤波器之间的精确等价性。在此基础上,我们进一步提出了一组无需密集优化步骤的黎曼方法降维解决方案。使用开放式 BCI 分析框架,针对经典的常见空间模式和切线空间分类验证了所提出的流程,该框架总共包含 7 多个数据集和 200 个主题。最后,通过可视化相应的空间模式验证了我们框架的稳健性。主要结果:与经典的切线空间分类相比,所提出的空间滤波方法具有竞争力,有时甚至略好的性能,同时在测试阶段将时间成本降低了 97%。重要的是,无论通道数量多少,所提出的空间滤波方法的性能都只使用四到六个滤波器组件,这也通过可视化的空间模式进行了交叉验证。这些结果揭示了每个记录会话中存在潜在神经元来源的可能性。意义:我们的工作促进了对基于黎曼几何的 BCI 分类的理论理解,并允许更有效的分类以及从基于黎曼方法构建的分类器中去除伪影源。
对于有限维黎曼流形,霍普夫-里诺定理表明,陈述 1.) – 3.) 彼此等价,并且 1.)、2.)、3.) 中的每一个都蕴涵 4.)。但是,我们的设置是无限维的,因此我们必须根据一些能量原理“手工”显示它们中的每一个。最后,但并非最不重要的是,我们将看到几个在结和链空间中长度最小化测地线的数值模拟。
我们介绍了 Geomstats,一个用于非线性流形计算和统计的开源 Python 工具箱,例如双曲空间、对称正定矩阵空间、变换李群等等。我们提供面向对象且经过广泛单元测试的实现。除此之外,流形还配备了黎曼度量族,以及相关的指数和对数映射、测地线和并行传输。统计和学习算法提供了在流形上进行估计、聚类和降维的方法。所有相关操作都被矢量化以用于批量计算,并为不同的执行后端提供支持,即 NumPy、PyTorch 和 TensorFlow,从而实现 GPU 加速。本文介绍了该软件包,将其与相关库进行了比较,并提供了相关的代码示例。我们表明,Geomstats 提供了可靠的构建块来促进微分几何和统计学的研究,并使黎曼几何在机器学习应用中的使用更加民主化。源代码可根据 MIT 许可证在 geomstats.ai 上免费获取。
量子计算起源于托马斯·杨于 1802 年进行的所谓双缝实验。在该实验中,一个小实体(例如光子或电子)被导向两个平行狭缝,并观察到由此产生的干涉图案。观察表明,该实体表现得像波,这表明它同时穿过两个狭缝。从计算的角度来看,这种波粒二象性意味着单个信息比特可以编码为量子比特,量子比特是两种不同状态的叠加。量子计算的这一独特特性在计算时间和结果方面比传统计算具有显着优势,例如对于模式识别或使用有限的训练集(Rebentrost 等人 2014 年、Blance 和 Spannowsky 2021 年)。
我们介绍了 Geomstats,这是一个开源 Python 包,用于对非线性流形(例如双曲空间、对称正定矩阵空间、变换李群等)进行计算和统计。我们提供面向对象且经过大量单元测试的实现。流形配备了黎曼度量系列以及相关的指数和对数映射、测地线和并行传输。统计和学习算法提供了对流形进行估计、聚类和降维的方法。所有相关操作都被矢量化以用于批量计算,并为不同的执行后端提供支持——即 NumPy、PyTorch 和 TensorFlow。本文介绍了该软件包,将其与相关库进行了比较,并提供了相关的代码示例。我们表明,Geomstats 提供了可靠的构建块,既可以促进微分几何和统计学的研究,又可以使黎曼几何在机器学习应用中的使用更加民主化。源代码可根据 MIT 许可证在 geomstats.ai 上免费获取。
摘要 — 使用卡尔曼滤波器 (KF) 进行状态估计经常会遇到未知或经验确定的协方差矩阵,从而导致性能不佳。消除这些不确定性的解决方案正在向基于 KF 与深度学习方法混合的估计技术开放。事实上,从神经网络推断协方差矩阵会导致强制对称正定输出。在本文中,我们探索了一种新的循环神经网络 (RNN) 模型,该模型基于黎曼对称正定 (SPD) 流形的几何特性。为此,我们基于黎曼指数图定义了一个神经元函数,该函数取决于流形切线空间上的未知权重。这样,就推导出了一个黎曼成本函数,从而能够使用传统的高斯-牛顿算法将权重作为欧几里得参数进行学习。它涉及计算闭式雅可比矩阵。通过对模拟协方差数据集进行优化,我们展示了这种新方法对于 RNN 的可能性。
摘要——在脑机接口(BCI)领域,学习模型通常针对每个受试者和每个会话分别进行训练,因为不同会话和不同受试者之间的数据并不一致。这里我们提出了一种小组学习的方法,即在联合调整多个主题和/或课程之后,使用它们同时进行学习。我们的方法受到盲源分离文献的启发。作为演示,我们在 22 个受试者的数据集上训练单一学习模型,并应用该组模型对所有受试者进行类似地预测测试数据。与传统的单独训练测试设置相比,我们观察到平均精度显著提高了 6.8 个点。我们的方法是通用的,可以用于任何应用程序。它还可用于训练需要大量数据的学习模型,例如深度神经网络。
了解嘈杂的中等规模量子(NISQ)设备的计算能力对于量子信息科学既具有基本和实际重要性。在这里,我们解决了一个问题,即错误误差量子计算机是否可以比古典计算机提供计算优势。特别是,我们在一个维度(或1d Noisy RCS)中研究嘈杂的随机回路采样,作为一个简单的模型,用于探索噪声效应对噪声量子设备的计算能力的影响。特别是,我们通过矩阵产品运算符(MPO)模拟了1D噪声随机量子电路的实时动力学,并通过使用度量标准来表征1D噪声量子系统的计算能力,我们称为MPO Entangrelemt熵。选择后一个度量标准是因为它决定了经典MPO模拟的成本。我们从数值上证明,对于我们考虑的两个QUITAT的错误率,存在一个特征性的系统大小,添加更多量子位并不会带来一维噪声系统的经典MPO模拟成本的指数增长。特别是,我们表明,在特征系统的大小上面,有一个最佳的电路深度,与系统大小无关,其中MPO倾斜度熵是最大化的。最重要的是,最大可实现的MPO纠缠熵是有限的