Núcleos de Christoffel-Darboux, molificación y recuperación de densidades
La función de Christoffel-Darboux (CD), obtenida a partir del núcleo de CD, es una herramienta central en teoría de aproximación, polinomios ortogonales y métodos basados en momentos. Su relevancia proviene de que permite codificar de manera eficiente información geométrica y estadística de una medida, con aplicaciones en inferencia de soporte, detección de anomalías, aproximación de densidades, muestreo óptimo y aprendizaje automático. Uno de los objetivos de mi doctorado es estudiar cómo regularizar los núcleos de CD clásicos para obtener procedimientos más estables y con mejores propiedades analíticas.
Recientemente, junto con Mauricio Velasco y Didier Henrion introdujimos los núcleos de CD molificados sobre variedades algebraicas. Estos objetos permiten mejorar la recuperación de soporte y obtener tasas de convergencia para la recuperación de densidades sin la restricción de conocer la medida de equilibrio del soporte, que es una restricción del método clásico.
Actualmente estamos explorando distintas extensiones de esta línea de trabajo. Entre ellas, garantías estadísticas para una versión empírica de la función de CD molificada, aplicaciones del método de momentos y funciones de CD a problemas de parada óptima y dección de anomalías, versiones univariadas de la función de CD con menor costo computacional, y el uso de la versión molificada en problemas de muestreo óptimo.
Problema de Fekete
El problema de Fekete consiste en dado un número natural N, encontrar x_1,...,x_N puntos en la esfera que maximicen el producto de sus distancias, es decir, buscar configuraciones de puntos en la esfera que estén lo más alejados entre sí. Esto se puede reescribir fácilmente como el problema de maximizar la energía logarítmica de una configuración, que es la suma de los logaritmos de las distancias entre todos los pares de puntos. El problema número 7 de Smale en su lista de problemas para el siglo XXI, consiste en construir configuraciones de puntos cuya energía logarítmica diste a menos de algo de orden log(N) del valor mínimo de la energía logarítmica, esto es, el valor en las configuraciones de puntos que son solución al problema. Concretamente se conoce solución al problema sólo para N=2,3,4,5,6 y 12. Este problema se encuentra realmente abierto, presentando diversas preguntas relacionadas, como encontrar soluciones exactas para cantidades de puntos bajas, construir configuraciones de puntos con baja energía, mejorar las estimaciones asintóticas del valor de la energía, probar la abundancia de puntos críticos, entre otros.
Junto con Diego Armentano, Federico Carrasco, Marcelo Fiori, Pedro Raigorodsky, Matías Valdés y Mauricio Velasco nos encontramos trabajando en algunos aspectos de este problema. Al escribir las ecuaciones que deben verificar los puntos críticos del problema, que son las de igualar el lagrangeano a cero, las restricciones de que los puntos pertenezcan a la esfera y que no sean iguales entre sí, nos encontramos con que los puntos críticos son una variedad algebraica. A partir de esto podemos trabajar sobre el ideal generado por estas ecuaciones, utilizando herramientas de geometría algebraica computacional como bases de Grobner, para poder contar la cantidad de puntos críticos y clasificarlos para algunos \(N\) bajos.