私はPythonの経験がありません。チュートリアルの資料をいくつか見ましたが、高度なコードを理解するのは難しそうです。だから私はより具体的な答えを求めてここに来ました。私にとっての使命は、コンピューターのコードをやり直すことです。
シナリオは次のとおりです。
私は関係学習でテンソル因数分解を研究している大学院生です。次のように、このアルゴリズムを実行するためのコードを提供する論文[1]:
import logging, time
from numpy import dot, zeros, kron, array, eye, argmax
from numpy.linalg import qr, pinv, norm, inv
from scipy.linalg import eigh
from numpy.random import rand
__version__ = "0.1"
__all__ = ['rescal', 'rescal_with_random_restarts']
__DEF_MAXITER = 500
__DEF_INIT = 'nvecs'
__DEF_PROJ = True
__DEF_CONV = 1e-5
__DEF_LMBDA = 0
_log = logging.getLogger('RESCAL')
def rescal_with_random_restarts(X, rank, restarts=10, **kwargs):
"""
Restarts RESCAL multiple time from random starting point and
returns factorization with best fit.
"""
models = []
fits = []
for i in range(restarts):
res = rescal(X, rank, init='random', **kwargs)
models.append(res)
fits.append(res[2])
return models[argmax(fits)]
def rescal(X, rank, **kwargs):
"""
RESCAL
Factors a three-way tensor X such that each frontal slice
X_k = A * R_k * A.T. The frontal slices of a tensor are
N x N matrices that correspond to the adjecency matrices
of the relational graph for a particular relation.
For a full description of the algorithm see:
Maximilian Nickel, Volker Tresp, Hans-Peter-Kriegel,
"A Three-Way Model for Collective Learning on Multi-Relational Data",
ICML 2011, Bellevue, WA, USA
Parameters
----------
X : list
List of frontal slices X_k of the tensor X. The shape of each X_k is ('N', 'N')
rank : int
Rank of the factorization
lmbda : float, optional
Regularization parameter for A and R_k factor matrices. 0 by default
init : string, optional
Initialization method of the factor matrices. 'nvecs' (default)
initializes A based on the eigenvectors of X. 'random' initializes
the factor matrices randomly.
proj : boolean, optional
Whether or not to use the QR decomposition when computing R_k.
True by default
maxIter : int, optional
Maximium number of iterations of the ALS algorithm. 500 by default.
conv : float, optional
Stop when residual of factorization is less than conv. 1e-5 by default
Returns
-------
A : ndarray
array of shape ('N', 'rank') corresponding to the factor matrix A
R : list
list of 'M' arrays of shape ('rank', 'rank') corresponding to the factor matrices R_k
f : float
function value of the factorization
iter : int
number of iterations until convergence
exectimes : ndarray
execution times to compute the updates in each iteration
"""
# init options
ainit = kwargs.pop('init', __DEF_INIT)
proj = kwargs.pop('proj', __DEF_PROJ)
maxIter = kwargs.pop('maxIter', __DEF_MAXITER)
conv = kwargs.pop('conv', __DEF_CONV)
lmbda = kwargs.pop('lmbda', __DEF_LMBDA)
if not len(kwargs) == 0:
raise ValueError( 'Unknown keywords (%s)' % (kwargs.keys()) )
sz = X[0].shape
dtype = X[0].dtype
n = sz[0]
k = len(X)
_log.debug('[Config] rank: %d | maxIter: %d | conv: %7.1e | lmbda: %7.1e' % (rank,
maxIter, conv, lmbda))
_log.debug('[Config] dtype: %s' % dtype)
# precompute norms of X
normX = [norm(M)**2 for M in X]
Xflat = [M.flatten() for M in X]
sumNormX = sum(normX)
# initialize A
if ainit == 'random':
A = array(rand(n, rank), dtype=dtype)
elif ainit == 'nvecs':
S = zeros((n, n), dtype=dtype)
T = zeros((n, n), dtype=dtype)
for i in range(k):
T = X[i]
S = S + T + T.T
evals, A = eigh(S,eigvals=(n-rank,n-1))
else :
raise 'Unknown init option ("%s")' % ainit
# initialize R
if proj:
Q, A2 = qr(A)
X2 = __projectSlices(X, Q)
R = __updateR(X2, A2, lmbda)
else :
R = __updateR(X, A, lmbda)
# compute factorization
fit = fitchange = fitold = f = 0
exectimes = []
ARAt = zeros((n,n), dtype=dtype)
for iter in xrange(maxIter):
tic = time.clock()
fitold = fit
A = __updateA(X, A, R, lmbda)
if proj:
Q, A2 = qr(A)
X2 = __projectSlices(X, Q)
R = __updateR(X2, A2, lmbda)
else :
R = __updateR(X, A, lmbda)
# compute fit value
f = lmbda*(norm(A)**2)
for i in range(k):
ARAt = dot(A, dot(R[i], A.T))
f += normX[i] + norm(ARAt)**2 - 2*dot(Xflat[i], ARAt.flatten()) + lmbda*(R[i].flatten()**2).sum()
f *= 0.5
fit = 1 - f / sumNormX
fitchange = abs(fitold - fit)
toc = time.clock()
exectimes.append( toc - tic )
_log.debug('[%3d] fit: %.5f | delta: %7.1e | secs: %.5f' % (iter,
fit, fitchange, exectimes[-1]))
if iter > 1 and fitchange < conv:
break
return A, R, f, iter+1, array(exectimes)
def __updateA(X, A, R, lmbda):
n, rank = A.shape
F = zeros((n, rank), dtype=X[0].dtype)
E = zeros((rank, rank), dtype=X[0].dtype)
AtA = dot(A.T,A)
for i in range(len(X)):
F += dot(X[i], dot(A, R[i].T)) + dot(X[i].T, dot(A, R[i]))
E += dot(R[i], dot(AtA, R[i].T)) + dot(R[i].T, dot(AtA, R[i]))
A = dot(F, inv(lmbda * eye(rank) + E))
return A
def __updateR(X, A, lmbda):
r = A.shape[1]
R = []
At = A.T
if lmbda == 0:
ainv = dot(pinv(dot(At, A)), At)
for i in range(len(X)):
R.append( dot(ainv, dot(X[i], ainv.T)) )
else :
AtA = dot(At, A)
tmp = inv(kron(AtA, AtA) + lmbda * eye(r**2))
for i in range(len(X)):
AtXA = dot(At, dot(X[i], A))
R.append( dot(AtXA.flatten(), tmp).reshape(r, r) )
return R
def __projectSlices(X, Q):
q = Q.shape[1]
X2 = []
for i in range(len(X)):
X2.append( dot(Q.T, dot(X[i], Q)) )
return X2
こんなに長いコードを貼り付けるのは退屈ですが、問題を解決する方法は他にありません。申し訳ありません。
このモジュールをインポートし、作成者のWeb サイトに従って引数を渡します。
import pickle, sys
from rescal import rescal
rank = sys.argv[1]
X = pickle.load('us-presidents.pickle')
A, R, f, iter, exectimes = rescal(X, rank, lmbda=1.0)
データセット us-presidents.rdf はこちらにあります。
私の質問は次のとおりです。
- コードノートによると、テンソル X はリストです。私はこれをよく理解していません.Pythonでリストをテンソルに関連付けるにはどうすればよいですか? Python の tensor = list を理解できますか?
- 最初に RDF 形式をトリプル (主語、述語、目的語) 形式に変換する必要がありますか? X のデータ構造がよくわかりません。手動で X に値を代入するにはどうすればよいですか?
- 次に、それを実行する方法は？
作者の許可なく作者のコードを貼り付けますが、それは侵害行為ですか? もしそうなら、申し訳ありませんが、すぐに削除します。
問題は少し退屈かもしれませんが、これらは私にとって重要です。どんな助けでも大歓迎です。
[1] Maximilian Nickel, Volker Tresp, Hans-Peter Kriegel, A Three-Way Model for Collective Learning on Multi-Relational Data, in Proceedings of the 28th International Conference on Machine Learning, 2011 , Bellevue, WA, USA