We study the convergence rates of the EM algorithm for learning two-component mixed linear regression under all regimes of signal-to-noise ratio (SNR). We resolve a long-standing question that many recent results have attempted to tackle: we completely characterize the convergence behavior of EM, and show that the EM algorithm achieves minimax optimal sample complexity under all SNR regimes. In particular, when the SNR is sufficiently large, the EM updates converge to the true parameter $\theta^{*}$ at the standard parametric convergence rate $\mathcal{O}((d/n)^{1/2})$ after $\mathcal{O}(\log(n/d))$ iterations. In the regime where the SNR is above $\mathcal{O}((d/n)^{1/4})$ and below some constant, the EM iterates converge to a $\mathcal{O}({\rm SNR}^{-1} (d/n)^{1/2})$ neighborhood of the true parameter, when the number of iterations is of the order $\mathcal{O}({\rm SNR}^{-2} \log(n/d))$. In the low SNR regime where the SNR is below $\mathcal{O}((d/n)^{1/4})$, we show that EM converges to a $\mathcal{O}((d/n)^{1/4})$ neighborhood of the true parameters, after $\mathcal{O}((n/d)^{1/2})$ iterations. Notably, these results are achieved under mild conditions of either random initialization or an efficiently computable local initialization. By providing tight convergence guarantees of the EM algorithm in middle-to-low SNR regimes, we fill the remaining gap in the literature, and significantly, reveal that in low SNR, EM changes rate, matching the $n^{-1/4}$ rate of the MLE, a behavior that previous work had been unable to show.


翻译:我们研究EM运算法的趋同率,以学习所有信号对噪音比率(SNR)的所有制度下的双成份混合线性回归。我们解决了一个长期存在的问题,许多最近的结果都试图解决这个问题:我们完全描述EM的趋同行为,并表明EM算法在所有SNR制度下达到最小最大样本复杂性。特别是,当SNR足够大时,EM更新会与真正的参数$(theta$)相融合,标准参数为$(mathcal{O}(d/n)%%1}(o}(d/n)%1/2}(r)) 标准准趋同率($) 。当SNRR超过$(m) (d)%1) 和低于常数的系统中,EM(d) 美元(r=%1) 和(d) 美元(r=(r) 数(d) 最低(nRRQ) 的初始变现率(nRR) 或(nR) 最低变数时,EM1 (d) 的变数(r=(r=) 美元) 最低变。

0
下载
关闭预览

相关内容

线性回归是利用数理统计中回归分析,来确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法,运用十分广泛。其表达形式为y = w'x+e,e为误差服从均值为0的正态分布。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
最新《机器学习数学基础》书册,109页pdf
专知会员服务
74+阅读 · 2021年2月7日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
109+阅读 · 2020年3月12日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
VIP会员
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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员