Adaptive algorithms like AdaGrad and AMSGrad are successful in nonconvex optimization owing to their parameter-agnostic ability -- requiring no a priori knowledge about problem-specific parameters nor tuning of learning rates. However, when it comes to nonconvex minimax optimization, direct extensions of such adaptive optimizers without proper time-scale separation may fail to work in practice. We provide such an example proving that the simple combination of Gradient Descent Ascent (GDA) with adaptive stepsizes can diverge if the primal-dual stepsize ratio is not carefully chosen; hence, a fortiori, such adaptive extensions are not parameter-agnostic. To address the issue, we formally introduce a Nested Adaptive framework, NeAda for short, that carries an inner loop for adaptively maximizing the dual variable with controllable stopping criteria and an outer loop for adaptively minimizing the primal variable. Such mechanism can be equipped with off-the-shelf adaptive optimizers and automatically balance the progress in the primal and dual variables. Theoretically, for nonconvex-strongly-concave minimax problems, we show that NeAda can achieve the near-optimal $\tilde{O}(\epsilon^{-2})$ and $\tilde{O}(\epsilon^{-4})$ gradient complexities respectively in the deterministic and stochastic settings, without prior information on the problem's smoothness and strong concavity parameters. To the best of our knowledge, this is the first algorithm that simultaneously achieves near-optimal convergence rates and parameter-agnostic adaptation in the nonconvex minimax setting. Numerically, we further illustrate the robustness of the NeAda family with experiments on simple test functions and a real-world application.


翻译:AdaGrad 和 AMSGrad 等适应性演算法在非康纳克斯优化中是成功的, 这是因为它们的参数- 不可知性能力 -- 不需要事先了解特定问题参数, 也不需要调整学习率。 然而, 当涉及到非康纳克斯 迷你最大优化时, 直接扩展这种适应性优化而没有适当时间尺度分离可能无法在实践中发挥作用。 我们提供了这样一个示例, 证明如果原始源代码( GDA) 与适应性阶梯化的简单组合不小心地选择了原始- 双向阶梯化比率; 因此, 理论上, 这种适应性扩展并不需要先验性参数- 或变异性参数; 为了解决这个问题, 我们正式引入一个内置调调调框架, NeAdada 短期内, 具有适应性最大化的双重变量, 具有可控制性停止标准, 外环以适应性地将原始变量最小值最小化。 这种机制可以配有现的适应性优化, 并自动平衡原始和双向变量的进展; 理论上, 对于不具有不具有稳定性 亚基- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 和货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 和货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 和货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 和货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币- 货币-

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