We prove novel algorithmic guarantees for several online problems in the smoothed analysis model. In this model, at each time an adversary chooses an input distribution with density function bounded above by $\tfrac{1}{\sigma}$ times that of the uniform distribution; nature then samples an input from this distribution. Crucially, our results hold for {\em adaptive} adversaries that can choose an input distribution based on the decisions of the algorithm and the realizations of the inputs in the previous time steps. This paper presents a general technique for proving smoothed algorithmic guarantees against adaptive adversaries, in effect reducing the setting of adaptive adversaries to the simpler case of oblivious adversaries. We apply this technique to prove strong smoothed guarantees for three problems: -Online learning: We consider the online prediction problem, where instances are generated from an adaptive sequence of $\sigma$-smooth distributions and the hypothesis class has VC dimension $d$. We bound the regret by $\tilde{O}\big(\sqrt{T d\ln(1/\sigma)} + d\sqrt{\ln(T/\sigma)}\big)$. This answers open questions of [RST11,Hag18]. -Online discrepancy minimization: We consider the online Koml\'os problem, where the input is generated from an adaptive sequence of $\sigma$-smooth and isotropic distributions on the $\ell_2$ unit ball. We bound the $\ell_\infty$ norm of the discrepancy vector by $\tilde{O}\big(\ln^2\!\big( \frac{nT}{\sigma}\big) \big)$. -Dispersion in online optimization: We consider online optimization of piecewise Lipschitz functions where functions with $\ell$ discontinuities are chosen by a smoothed adaptive adversary and show that the resulting sequence is $\big( {\sigma}/{\sqrt{T\ell}}, \tilde O\big(\sqrt{T\ell} \big)\big)$-dispersed. This matches the parameters of [BDV18] for oblivious adversaries, up to log factors.


翻译:在平滑分析模型中, 我们证明对多个在线问题有新式的算法保障。 在这个模型中, 对手每次选择一个包含密度功能的输入分布, 其范围为$\tfrac{ 1\unsgma} 乘以统一分布的倍数; 自然然后从此分布中抽取一个输入。 奇怪的是, 我们的结果对能够根据算法决定和在前几个时间步骤中实现输入分配而选择输入分布的敌方来说是新的。 本文展示了一个用来证明对适应性对手来说是平稳的算法保障的通用技术, 从而将适应性对手的对手设置减少。 我们应用这一技术来证明对三个问题有强大的平稳保证 : - 在线学习: 我们考虑在线预测问题, 以 $\ sgmac- smoth 分布为适应性顺序, 以美元 =xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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