Sampling from $\pi_n(S^2)$ . Application of optimization and machine learning methods to problems of algebraic topology
There is Wu formula [1] for the homotopy groups of the two-dimensional sphere:
- [1] Jie Wu. "Combinatorial descriptions of homotopy groups of certain spaces". В: Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. Т. 130. 3. Cambridge University Press. 2001, с. 489—513.
- [2] Ralph Fox. "Free Differential Calculus, I: Derivation in the Free Group Ring". Annals of Mathematics. Т. 57. 3. 1953, с. 547–560.
- [3] Roman Mikhailov. "Homotopy theory of Lie functors". arXiv preprint arXiv:1808.00681. 2018.
- Generation of the words, representing elements from free group, normal subgroups; reduction; checking if element is in normal subgroup
freegroup.tools
,freegroup.sampling
; - Automatic calculation of Fox derivatives [2]
freegroup.derivatives
; - Calculation of dimension of derived functor of Lie functor [3]
lie-derived-functors
.
- Generation of expressions of commutators, Hall's commutator collecting process.
- Random sampling of the works from free group and filtration by checking if elements are in necessary normal subgroups
sampling.trivial_sampler
; - Global optimization using
$(1+1)$ -evolutionary algorithm of the approximate distance to the intersection of subgroups$\Sigma_{i=0}^{n-1} d(x, R_i)$ , where$d(x, R_i)$ is the length of reduced word after substitution$x_i \to e$ or$x_1 \to x_{n-1}^{-1} \dots x_2^{-1}$ sampling.evolutionary_sampler
; - Global continuous optimization using multistart method and gradient descent with clipping of the distance to unit in Sanov embeddings after corresponding substitutions
sampling.matrix_sampler
; - Обучение ансамбля нейронных сетей архитектуры LSTM генерированию следующей буквы в слове, минимизирующему дивергенцию Кульбака-Лейблера с эмпирическим распределением
sampling.language_model_sampler
; - Обучение нейросети архитектуры Transformer генерированию следующей буквы в слове, минимизирующему дивергенцию Кульбака-Лейблера с эмпирическим распределением
gpt.GPT_2_Words_generation
; - Обучение с подкреплением генеративно-состязательной нейронной сети генерированию слов, с высокой вероятностью принадлежащих нормальной подгруппе
seqGAN.SeqGAN_Generation_words
.
- Непрерывная оптимизация расстояния до пересечения подгрупп при квазиизометрическом вложении графа Кэли свободной группы в гиперболическое пространство
embedding
; - Максимизация активации нейронной сети, обученной проверять принадлежность слова нормальной подгруппе
sampling.activation_maximization_sampler
.
To install module freegroup
, run the following commands:
python -m pip install -r freegroup/requirements.txt
python -m pip install ./freegroup
After this, you'll be able to use packages freegroup.tools
, freegroup.sampling
, freegroup.derivatives
.
Copyright © Fedor Pavutnitskiy, Dmitrii Vilensky-Pasechnyuk, Kirill Brilliantov and German Magai