MA2007B: Use of Geometry and Topology for Data Science

Sesión 20: Homología Persistente y Diagramas

Rastreando agujeros en múltiples escalas


Prof. Alejandro Ucan-Puc

Tecnológico de Monterrey • Departamento de Matemáticas

Objetivos de la Sesión

  • Entender el concepto de filtración y homología persistente.
  • \n\t\t\t\t\t\t
  • Aprender a interpretar los códigos de barras (barcodes).
  • \n\t\t\t\t\t\t
  • Interpretar diagramas de persistencia.

La Idea de Persistencia

En lugar de elegir un único radio $\epsilon$, consideramos todos los radios de manera continua. Monitoreamos cuándo nace y muere cada agujero topológico:

  • Nacimiento ($b$): El valor de $\epsilon$ en el que aparece un ciclo no homólogo a cero.
  • Muerte ($d$): El valor de $\epsilon$ en el que ese ciclo se convierte en la frontera de un símplice de mayor dimensión.

Códigos de Barras (Barcodes)

Cada clase de homología se representa como un intervalo $[b, d)$ en un gráfico. Las barras largas representan características robustas (escala global), mientras que las barras cortas representan ruido (escala local).

Diagramas de Persistencia

Un diagrama de persistencia representa cada par $(b, d)$ como un punto en el plano de dos dimensiones $\mathbb{R}^2$ por encima de la diagonal $y = x$.

La distancia de un punto a la diagonal indica su tiempo de vida o persistencia: $persist = d - b$.

Fin de la Sesión

Hemos explorado los fundamentos de Homología Persistente y Diagramas.

Continúa con los laboratorios correspondientes en la carpeta notebooks/.