261-5110-00L  Optimization for Data Science

SemesterFrühjahrssemester 2020
DozierendeB. Gärtner, D. Steurer
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheEnglisch



Lehrveranstaltungen

NummerTitelUmfangDozierende
261-5110-00 VOptimization for Data Science3 Std.
Mo15:00-16:00ER SA TZ »
15:15-16:00ETF C 1 »
Di10:00-12:00ER SA TZ »
10:15-12:00ETF C 1 »
B. Gärtner, D. Steurer
261-5110-00 UOptimization for Data Science2 Std.
Di13:15-15:00HG D 3.2 »
13:15-15:00HG D 5.2 »
B. Gärtner, D. Steurer
261-5110-00 AOptimization for Data Science2 Std.B. Gärtner, D. Steurer

Katalogdaten

KurzbeschreibungThis course provides an in-depth theoretical treatment of optimization methods that are particularly relevant in data science.
LernzielUnderstanding the theoretical guarantees (and their limits) of relevant optimization methods used in data science. Learning general paradigms to deal with optimization problems arising in data science.
InhaltThis course provides an in-depth theoretical treatment of optimization methods that are particularly relevant in machine learning and data science.

In the first part of the course, we will first give a brief introduction to convex optimization, with some basic motivating examples from machine learning. Then we will analyse classical and more recent first and second order methods for convex optimization: gradient descent, projected gradient descent, subgradient descent, stochastic gradient descent, Nesterov's accelerated method, Newton's method, and Quasi-Newton methods. The emphasis will be on analysis techniques that occur repeatedly in convergence analyses for various classes of convex functions. We will also discuss some classical and recent theoretical results for nonconvex optimization.

In the second part, we discuss convex programming relaxations as a powerful and versatile paradigm for designing efficient algorithms to solve computational problems arising in data science. We will learn about this paradigm and develop a unified perspective on it through the lens of the sum-of-squares semidefinite programming hierarchy. As applications, we are discussing non-negative matrix factorization, compressed sensing and sparse linear regression, matrix completion and phase retrieval, as well as robust estimation.
Voraussetzungen / BesonderesAs background, we require material taught in the course "252-0209-00L Algorithms, Probability, and Computing". It is not necessary that participants have actually taken the course, but they should be prepared to catch up if necessary.

Leistungskontrolle

Information zur Leistungskontrolle (gültig bis die Lerneinheit neu gelesen wird)
Leistungskontrolle als Semesterkurs
ECTS Kreditpunkte8 KP
PrüfendeB. Gärtner, D. Steurer
FormSessionsprüfung
PrüfungsspracheEnglisch
RepetitionDie Leistungskontrolle wird nur in der Session nach der Lerneinheit angeboten. Die Repetition ist nur nach erneuter Belegung möglich.
Prüfungsmodusschriftlich 120 Minuten
Zusatzinformation zum PrüfungsmodusAt two times in the course of the semester, we will hand out specially marked exercises or term projects (compulsory continuous performance assessments) - the written part of the solutions are expected to be typeset in LaTeX or similar. Solutions will be graded, and the grades will account for 20% of the final grade. Assignments can be discussed with colleagues, but we expect an independent writeup.
Hilfsmittel schriftlichKeine
Diese Angaben können noch zu Semesterbeginn aktualisiert werden; verbindlich sind die Angaben auf dem Prüfungsplan.

Lernmaterialien

 
HauptlinkInformation
Es werden nur die öffentlichen Lernmaterialien aufgeführt.

Gruppen

Keine Informationen zu Gruppen vorhanden.

Einschränkungen

Keine zusätzlichen Belegungseinschränkungen vorhanden.

Angeboten in

StudiengangBereichTyp
CAS in InformatikFokusfächer und WahlfächerWInformation
Cyber Security MasterKernfächerWInformation
DAS in Data ScienceMachine Learning and Artificial IntelligenceWInformation
Data Science MasterDatenmanagement und DatenverarbeitungWInformation
Informatik MasterKernfächer der Vertiefung General StudiesWInformation
Informatik MasterKernfächer der Vertiefung in Theoretical Computer ScienceWInformation
Rechnergestützte Wissenschaften MasterKernfächerWInformation
Statistik MasterStatistische und mathematische FächerWInformation