基于GPU的LLE算法加速及性能优化
2021-05-20张晓宇
计算机工程与设计 2021年5期
李 繁,严 星,张晓宇
(1.新疆财经大学 网络与实验教学中心,新疆 乌鲁木齐 830012;2.新疆财经大学 信息管理学院,新疆 乌鲁木齐 830012)
0 引 言
LLE数据降维算法是利用局部的信息计算相关权重,从而产生一个大型稀疏矩阵,通过解大型稀疏矩阵的特征值来解决非线性数据降维的问题。在LLE算法提出后又有一些改进的LLE算法提出:如HLLE算法结合了LLE和拉普拉斯特征映射来修改LLE的第二个步骤,并采用Hessain来评估测量权重,从而避免LLE算法存在的一些out-of-sample问题[1]。MLLE算法也是修改LLE的重建权重部分,通过引进对每一个邻点计算多个独立的线性权重来修改LLE的第二个步骤[2],这个方法一样是在改进LLE计算权重时的正确性或可能会发生的一些问题。所以上面两个算法都是修改LLE的第二个步骤,来提高LLE算法的准确性。
在探讨LLE算法的准确性问题时,更改的通常都只有在重建权重的那个部分[3],由于在任何LLE变种算法中都要计算KNN和解决稀疏矩阵特征值这两个问题,所以在整体的计算效率上,LLE已经通过KNN的这个步骤来选择与数据点接近的K个点来保持局部的信息,并将不在邻近的数据点权重设为0,这样一来通过重建权重的时候就可以产生一个大型的稀疏矩阵,产生大型的稀疏矩阵可降低后面特征值的计算量,所以通过KNN的这个步骤可以大量减少后面特征值的计算量,这也就是为何LLE的数据降维技术比其它的方法计算速度还快,不过就算KNN这步降低了特征值的计算量,其大型稀疏矩阵求特征值也存在效率上的问题,所以要加快整体的LLE计算效率就要先从KNN及稀疏矩阵这两部分来加速。……
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