Over the last two decades, submodular function maximization has been the workhorse of many discrete optimization problems in machine learning applications. Traditionally, the study of submodular functions was based on binary function properties. However, such properties have an inherit weakness, namely, if an algorithm assumes functions that have a particular property, then it provides no guarantee for functions that violate this property, even when the violation is very slight. Therefore, recent works began to consider continuous versions of function properties. Probably the most significant among these (so far) are the submodularity ratio and the curvature, which were studied extensively together and separately. The monotonicity property of set functions plays a central role in submodular maximization. Nevertheless, and despite all the above works, no continuous version of this property has been suggested to date (as far as we know). This is unfortunate since submoduar functions that are almost monotone often arise in machine learning applications. In this work we fill this gap by defining the monotonicity ratio, which is a continues version of the monotonicity property. We then show that for many standard submodular maximization algorithms one can prove new approximation guarantees that depend on the monotonicity ratio; leading to improved approximation ratios for the common machine learning applications of movie recommendation, quadratic programming and image summarization.


翻译:在过去20年中,亚模块函数最大化一直是机器学习应用中许多离散优化问题的工马。传统上,亚模块函数的研究以二元函数属性为基础。然而,这些属性具有继承弱点,即如果算法承担了具有特定属性的功能,那么它就无法为侵犯该属性的功能提供保障,即使违规情况非常轻微。因此,最近的工作开始考虑功能属性的连续版本。其中最重要的(到目前为止)可能是子模块比率和曲律,这是广泛和分别研究的。设定函数的单质属性在子模块最大化中起着核心作用。尽管如此,尽管如此,尽管进行了上述各项工作,但至今还没有提出这种属性的连续版本。这很不幸,因为亚模块函数几乎是机器学习应用中的单质的。在这项工作中,我们通过界定单质性比率来填补这一空白,这是单质属性的继续版本。我们随后展示了对于许多标准的亚模块的亚模块最大度函数属性在子模块最大化和图像化中具有核心的图像化作用。尽管如此,但尽管如此,但到目前为止,还没有提出这种属性的连续版本。

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