Bilevel optimization problems are receiving increasing attention in machine learning as they provide a natural framework for hyperparameter optimization and meta-learning. A key step to tackle these problems is the efficient computation of the gradient of the upper-level objective (hypergradient). In this work, we study stochastic approximation schemes for the hypergradient, which are important when the lower-level problem is empirical risk minimization on a large dataset. The method that we propose is a stochastic variant of the approximate implicit differentiation approach in (Pedregosa, 2016). We provide bounds for the mean square error of the hypergradient approximation, under the assumption that the lower-level problem is accessible only through a stochastic mapping which is a contraction in expectation. In particular, our main bound is agnostic to the choice of the two stochastic solvers employed by the procedure. We provide numerical experiments to support our theoretical analysis and to show the advantage of using stochastic hypergradients in practice.


翻译:双层优化问题在机器学习中日益受到重视,因为它们为超参数优化和元化学习提供了一个自然框架。解决这些问题的一个关键步骤是高效计算高层次目标(高度)的梯度。在这项工作中,我们研究高梯度的随机近似方案,当较低层次的问题是大型数据集的实验风险最小化时,这种方案很重要。我们建议的方法是近似隐含差异法的随机变体(Pedregosa,2016年)。我们提供了超梯度近似的平均方形错误的界限,前提是只有通过预期收缩的随机测图才能接近较低层次的问题。特别是,我们的主要界限对选择程序使用的两种随机求解器具有不可知性。我们提供数字实验来支持我们的理论分析,并展示在实践中使用超梯度高梯度的优势。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
14+阅读 · 2021年5月21日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
TCN v2 + 3Dconv 运动信息
CreateAMind
4+阅读 · 2019年1月8日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
TCN v2 + 3Dconv 运动信息
CreateAMind
4+阅读 · 2019年1月8日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1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