Interpretable Matrix Completion: A Discrete Optimization Approach

矩阵完成 基质(化学分析) 数学优化 缩放比例 算法 计算机科学 低秩近似 秩(图论) 最优化问题 数学 组合数学 量子力学 物理 汉克尔矩阵 数学分析 复合材料 高斯分布 材料科学 几何学
作者
Dimitris Bertsimas,Michael Lingzhi Li
出处
期刊:Informs Journal on Computing 卷期号:35 (5): 952-965 被引量:4
标识
DOI:10.1287/ijoc.2022.0022
摘要

We consider the problem of matrix completion on an n × m matrix. We introduce the problem of interpretable matrix completion that aims to provide meaningful insights for the low-rank matrix using side information. We show that the problem can be reformulated as an optimization problem with a convex objective and binary variables. We design an algorithm called OptComplete, based on a novel concept of stochastic cutting planes to enable efficient scaling of the algorithm up to matrices of sizes n = 10 6 and m = 10 6 . We prove that OptComplete converges to an optimal solution of the interpretable matrix completion problem with exponentially vanishing failure probability. We report experiments on both synthetic and real-world data sets that show that OptComplete has favorable scaling behavior and accuracy when compared with state-of-the-art methods for other types of matrix completion while providing insight on the factors that affect the matrix. History: Accepted by Andrea Lodi, Area Editor for Design & Analysis of Algorithms—Discrete. Supplemental Material: The online appendices are available at https://doi.org/10.1287/ijoc.2022.0022 .

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