We consider a robust linear regression model $y=X\beta^* + \eta$, where an adversary oblivious to the design $X\in \mathbb{R}^{n\times d}$ may choose $\eta$ to corrupt all but an $\alpha$ fraction of the observations $y$ in an arbitrary way. Prior to our work, even for Gaussian $X$, no estimator for $\beta^*$ was known to be consistent in this model except for quadratic sample size $n \gtrsim (d/\alpha)^2$ or for logarithmic inlier fraction $\alpha\ge 1/\log n$. We show that consistent estimation is possible with nearly linear sample size and inverse-polynomial inlier fraction. Concretely, we show that the Huber loss estimator is consistent for every sample size $n= \omega(d/\alpha^2)$ and achieves an error rate of $O(d/\alpha^2n)^{1/2}$. Both bounds are optimal (up to constant factors). Our results extend to designs far beyond the Gaussian case and only require the column span of $X$ to not contain approximately sparse vectors). (similar to the kind of assumption commonly made about the kernel space for compressed sensing). We provide two technically similar proofs. One proof is phrased in terms of strong convexity, extending work of [Tsakonas et al.'14], and particularly short. The other proof highlights a connection between the Huber loss estimator and high-dimensional median computations. In the special case of Gaussian designs, this connection leads us to a strikingly simple algorithm based on computing coordinate-wise medians that achieves optimal guarantees in nearly-linear time, and that can exploit sparsity of $\beta^*$. The model studied here also captures heavy-tailed noise distributions that may not even have a first moment.


翻译:我们认为一个坚固的线性回归模型 $y=X\beta ⁇ +\eta$, 其中一个无视设计设计的对手可以任意选择美元来腐蚀所有观测,但以美元为单位为单位。 在我们工作之前, 即使对于高斯美元, 美元也没有知道美元=Beta++\eta$的估测器在这个模型中是一致的, 除了四进制样本大小$\gtrsim (d/ alpha)%2$ 或对正态分解分数 $\ alpha\\\\ r\\ r\ r\ r\ timedd\ $。 我们显示, 几乎可以以直线样本大小为单位的计算损失估计 。 仅仅以美元=时间=omerga(d/ alpha=2) 美元为单位, 直径直径的算数字值的计算方法也可能是(d/ d/ almax) 直径直立的计算结果, 直径直径直到直径直径的计算结果。 直径直径直立的计算结果, 直径直径直径直到直径直到直到直立的计算结果, 直径直径直到直到直立的计算结果的计算结果, 。直到直到直到直到直立的计算。

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