Matrix Completion with Noise

Candes E J, Plan Y. Matrix Completion With Noise[J]. arXiv: Information Theory, 2010, 98(6): 925-936.

这篇文章，同一个人（团队？）写的，遗憾的是，没怎么看懂。怎么说呢，里面的关于对偶的性质实在不知道从何入手，但想来还是得记一笔。

引

这篇文章，讨论的是这样的一个问题，有一个矩阵，但是因为种种原因，我们只能知晓其中的一部分元素即，那么问题来了，有没有办法能够恢复呢，或者说在什么条件下我们能恢复呢（实际上，这个问题好像是作者前一篇论文已经给出了答案）？然后，又有新的困难，因为我们的观测是有误差的，也就是说我们观测到的实际上不是,而是。
作者总拿Netflix举例子，类似地，我们可以用网易云来举例子（虽然估计网易云的推荐方法和这个并没有啥大关系）。

我们可以这么想，的每一行是一个用户，每一列是一首歌，其中的每一个元素是该用户给这首歌打的分（当然，这个分可能是通过一些操作的判断的，比如收藏，评论，下载，是否跳过等等）。显然，一个用户不可能听过里面的所有的歌，一首歌也没法让所有人都听（打分），所以，我们所见识到的是,一个稀疏的矩阵。然而，推荐歌曲，关注的就是那些用户没有听过的但可能被打高分的歌，所以我们要做的就是利用恢复出。听起来的确蛮好玩的。

然后问题是，恢复需要什么前提。很显然，如果一首歌没有被人听过，或者该用户没有听过任何歌，肯定没法把分数恢复出来，因为这跟瞎猜没分别，所以，假设就是低秩，但是每行每列不能全为零。

和之前一样，作者采用不连贯条件来描述：

在这里插入图片描述

恢复1

本来，是应该求解下述问题的：

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但是，这个问题很难求解（NP-hard)。

然后的凸放松是核范数，所以：

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核范数与SDP

核范数与SDP

然后，作者指出，核范数可以通过对偶，转换成一个半正定规范问题（看这篇论文最大的收获吧）。

先来前推后，只要构造出这么一个就可以了。假设，。那么，容易证明，第一个条件这么来玩：

再令，可得：

对于任意的成立，所以半正定条件也得证了。

好了，现在来反推：
，其中表示谱范数。
注意,当为半正定矩阵的时候。
所以

又,所以

又

令

容易证明，所以，故得证。但愿没出错。。。

然后，论文就给出了第一个定理，关于恢复的：

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这个结果貌似是之前的工作，，满足一定条件，就会有很大概率被恢复。

然后呢，论文又提了以下加强版的不连贯条件：

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然后有相应的定理2：

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然后跳过。

稳定恢复

用户的评分是不一定正确，不同的场合，不同的天气可能就会给出不同的分数，如果是机器推断的分数那就更是如此了。所以，我们观测的部分数据实际上不一定是，而是，其中是类似噪声的存在。
假设，,求解下列问题：

这个问题同样可以作为SDP求解，假设其解为。有如下定理：

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但是问题是，我们从何知道呢？而在实际操作的时候，作者是求解下述问题：

作者说，这个问题是上面那个问题的对偶结果，饶了我吧，有点像，但是整不出来。然后，不同的情况，作者也给出了的一些选择。

作者还拿上面的结果和下面的神谕问题进行了比较：

在这里插入图片描述

这个神谕，就是指，我们已经知道里面了，然后用了对偶还是共轭算子？晕了已经。就这样吧，再看我就得吐了。