We study problem-dependent rates, i.e., generalization errors that scale near-optimally with the variance, the effective loss, or the gradient norms evaluated at the "best hypothesis." We introduce a principled framework dubbed "uniform localized convergence," and characterize sharp problem-dependent rates for central statistical learning problems. From a methodological viewpoint, our framework resolves several fundamental limitations of existing uniform convergence and localization analysis approaches. It also provides improvements and some level of unification in the study of localized complexities, one-sided uniform inequalities, and sample-based iterative algorithms. In the so-called "slow rate" regime, we provides the first (moment-penalized) estimator that achieves the optimal variance-dependent rate for general "rich" classes; we also establish improved loss-dependent rate for standard empirical risk minimization. In the "fast rate" regime, we establish finite-sample problem-dependent bounds that are comparable to precise asymptotics. In addition, we show that efficient algorithms like gradient descent and first-order Expectation-Maximization can achieve optimal generalization error in several representative problems across the areas of non-convex learning, stochastic optimization, and learning with missing data.


翻译:我们研究与问题相关的比率,即,与差异、有效损失或“最佳假设”所评估的梯度标准相比,几乎最接近于差异、有效损失或梯度规范的概括性错误。我们引入了一个称为“统一地方趋同”的原则框架,并给中央统计学习问题定出与问题有关的急剧率。从方法角度看,我们的框架解决了现有统一趋同和本地化分析方法的若干基本限制。它还在研究本地化复杂性、单面统一不平等和抽样迭代算法方面提供了改进和一定程度的统一。在所谓的“低比率”制度中,我们提供了第一个(流动-惩罚性)估计数据,该估计数字在一般“富”类中达到最佳差异-依赖率;我们还为标准经验风险最小化确定了更好的损失依赖率。在“快速率”制度中,我们建立了与精确的随机性相近的有限问题依赖性界限。此外,我们表明,在诸如梯度血统和一级预期-马克化等高效的算法中,可以在一些代表性的学习领域实现最佳一般错误。

0
下载
关闭预览

相关内容

学习方法的泛化能力(Generalization Error)是由该方法学习到的模型对未知数据的预测能力,是学习方法本质上重要的性质。现实中采用最多的办法是通过测试泛化误差来评价学习方法的泛化能力。泛化误差界刻画了学习算法的经验风险与期望风险之间偏差和收敛速度。一个机器学习的泛化误差(Generalization Error),是一个描述学生机器在从样品数据中学习之后,离教师机器之间的差距的函数。
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
28+阅读 · 2020年11月4日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
109+阅读 · 2020年5月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
RL 真经
CreateAMind
5+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Design and Analysis of Switchback Experiments
Arxiv
0+阅读 · 2021年1月14日
Arxiv
0+阅读 · 2021年1月14日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
104+阅读 · 2019年12月19日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月24日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
28+阅读 · 2020年11月4日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
109+阅读 · 2020年5月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
RL 真经
CreateAMind
5+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员