On the topological theory of Group Equivariant Non-Expansive Operators

Quercioli, Nicola (2021) On the topological theory of Group Equivariant Non-Expansive Operators, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Matematica, 33 Ciclo. DOI 10.48676/unibo/amsdottorato/9770.
Documenti full-text disponibili:
[img] Documento PDF (English) - Richiede un lettore di PDF come Xpdf o Adobe Acrobat Reader
Disponibile con Licenza: Salvo eventuali più ampie autorizzazioni dell'autore, la tesi può essere liberamente consultata e può essere effettuato il salvataggio e la stampa di una copia per fini strettamente personali di studio, di ricerca e di insegnamento, con espresso divieto di qualunque utilizzo direttamente o indirettamente commerciale. Ogni altro diritto sul materiale è riservato.
Download (572kB)

Abstract

In this thesis we aim to provide a general topological and geometrical framework for group equivariance in the machine learning context. A crucial part of this framework is a synergy between persistent homology and the theory of group actions. In our approach, instead of focusing on data, we focus on suitable operators defined on the functions that represent the data. In particular, we define group equivariant non-expansive operators (GENEOs), which are maps between function spaces endowed with the actions of groups of transformations. We investigate the topological, geometric and metric properties of the space of GENEOs. We begin by defining suitable pseudo-metrics for the function spaces, the equivariance groups, and the set of GENEOs and proving some results about our model. Basing on these pseudo-metrics, we prove that the space of GENEOs is compact and convex, under the assumption that the function spaces are compact and convex. These results provide fundamental guarantees in a machine learning perspective. We show some new methods to build different classes of GENEOs in order to populate and approximate the space of GENEOs. Moreover, we define a suitable Riemannian structure on manifolds of GENEOs making available the use of gradient descent methods.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di dottorato
Autore
Quercioli, Nicola
Supervisore
Dottorato di ricerca
Ciclo
33
Coordinatore
Settore disciplinare
Settore concorsuale
Parole chiave
Group equivariant non-expansive operator, invariance group, group action, initial topology, persistent homology, persistence diagram, bottleneck distance, natural pseudo-distance, agent, perception pair, slice category, topological data analysis, permutant, permutant measure
URN:NBN
DOI
10.48676/unibo/amsdottorato/9770
Data di discussione
20 Maggio 2021
URI

Altri metadati

Statistica sui download

Gestione del documento: Visualizza la tesi

^