We present the Fourier Sliced-Wasserstein (FSW) embedding - a novel method to embed multisets and measures over $\mathbb{R}^d$ into Euclidean space. Our proposed embedding approximately preserves the sliced Wasserstein distance on distributions, thereby yielding geometrically meaningful representations that better capture the structure of the input. Moreover, it is injective on measures and bi-Lipschitz on multisets - a significant advantage over prevalent methods based on sum- or max-pooling, which are provably not bi-Lipschitz, and, in many cases, not even injective. The required output dimension for these guarantees is near-optimal: roughly $2 N d$, where $N$ is the maximal input multiset size. Furthermore, we prove that it is impossible to embed distributions over $\mathbb{R}^d$ into Euclidean space in a bi-Lipschitz manner. Thus, the metric properties of our embedding are, in a sense, the best possible. Through numerical experiments, we demonstrate that our method yields superior multiset representations that improve performance in practical learning tasks. Specifically, we show that (a) a simple combination of the FSW embedding with an MLP achieves state-of-the-art performance in learning the (non-sliced) Wasserstein distance; and (b) replacing max-pooling with the FSW embedding makes PointNet significantly more robust to parameter reduction, with only minor performance degradation even after a 40-fold reduction.


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在数学中,多重集是对集的概念的修改,与集不同,集对每个元素允许多个实例。 为每个元素提供的实例的正整数个数称为该元素在多重集中的多重性。 结果存在无限多个多重集,它们仅包含元素a和b,但因元素的多样性而变化:(1)集{a,b}仅包含元素a和b,当将{a,b}视为多集时,每个元素的多重性为1;(2)在多重集{a,a,b}中,元素a具有多重性2,而b具有多重性1;(3)在多集{a,a,a,b,b,b}中,a和b都具有多重性3。
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