Ответ вслух Senior Собственные значения и SVD обновлено

Низкий ранг в ML

Вопрос

Где в ML используется идея низкорангового приближения матриц? Приведите два-три примера и объясните, почему это работает.

Попробуйте сами

Ответьте вслух за 2 минуты, как на собесе. Потом сверьтесь с тезисами: что прозвучало, а что нет.

Показать ответ и разбор

Коротко

Теорема Эккарта-Янга говорит, что усечённое SVD даёт лучшую матрицу ранга k. Это полезно потому, что у реальных матриц спектр быстро убывает: основная структура сидит в нескольких направлениях.

Что должно прозвучать в ответе

  • Усечённое SVD как лучшее приближение ранга k (Эккарт-Янг)

  • Матричная факторизация в рекомендациях: пользователи и товары как векторы латентных факторов

  • LoRA: обновление весов ΔW = BA с маленьким рангом r

  • Сжатие слоёв и эмбеддингов, LSA для текстов

  • Работает, потому что реальные матрицы имеют быстро убывающий спектр

Что могут спросить следом

  • Сколько параметров экономит LoRA для слоя 4096×4096 при r = 8?
  • Как обучают факторизацию, если в матрице оценок почти все значения пропущены?

Разбор

Теорема Эккарта-Янга говорит, что усечённое SVD даёт лучшую матрицу ранга k. Это полезно потому, что у реальных матриц спектр быстро убывает: основная структура сидит в нескольких направлениях. Примеры. Первый: рекомендации. Матрицу пользователь × товар приближают произведением UVᵀ, где у каждого пользователя и товара вектор из k латентных факторов, а прогноз оценки это их скалярное произведение. Так как почти все значения пропущены, честное SVD не применяют, а учат факторы градиентным спуском или ALS только по известным оценкам. Второй: LoRA при дообучении больших моделей. Вместо полной матрицы обновления 4096×4096 (около 16,8 млн параметров) учат B размером 4096×8 и A размером 8×4096, это около 65 тысяч параметров, в 256 раз меньше. Третий: сжатие слоёв и эмбеддингов и латентно-семантический анализ текстов, где SVD матрицы термин × документ выделяет темы.

Ответьте сами, а не прочитайте

В тренажёре вопрос попадёт в повторения и вернётся, когда начнёт забываться. Плюс билеты с зачётом: 20 вопросов, не больше 2 ошибок.

Термины по теме