Geometrically Enriched Latent Spaces

A common assumption in generative models is that the generator immerses the latent space into a Euclidean ambient space. Instead, we consider the ambient space to be a Riemannian manifold, which allows for encoding domain knowledge through the associated Riemannian metric. Shortest paths can then be defined accordingly in the latent space to both follow the learned manifold and respect the ambient geometry. Through careful design of the ambient metric we can ensure that shortest paths are well-behaved even for deterministic generators that otherwise would exhibit a misleading bias. Experimentally we show that our approach improves interpretability of learned representations both using stochastic and deterministic generators

Méthodes numériques et statistiques pour l'analyse de trajectoire dans un cadre de geométrie Riemannienne.

This PhD proposes new Riemannian geometry tools for the analysis of longitudinal observations of neuro-degenerative subjects. First, we propose a numerical scheme to compute the parallel transport along geodesics. This scheme is efficient as long as the co-metric can be computed efficiently. Then, we tackle the issue of Riemannian manifold learning. We provide some minimal theoretical sanity checks to illustrate that the procedure of Riemannian metric estimation can be relevant. Then, we propose to learn a Riemannian manifold so as to model subject's progressions as geodesics on this manifold. This allows fast inference, extrapolation and classification of the subjects.Cette thèse porte sur l'élaboration d'outils de géométrie riemannienne et de leur application en vue de la modélisation longitudinale de sujets atteints de maladies neuro-dégénératives. Dans une première partie, nous prouvons la convergence d'un schéma numérique pour le transport parallèle. Ce schéma reste efficace tant que l'inverse de la métrique peut être calculé rapidement. Dans une deuxième partie, nous proposons l'apprentissage une variété et une métrique riemannienne. Après quelques résultats théoriques encourageants, nous proposons d'optimiser la modélisation de progression de sujets comme des géodésiques sur cette variété