In this work, we extend the concept of the $p$-mean welfare objective from social choice theory (Moulin 2004) to study $p$-mean regret in stochastic multi-armed bandit problems. The $p$-mean regret, defined as the difference between the optimal mean among the arms and the $p$-mean of the expected rewards, offers a flexible framework for evaluating bandit algorithms, enabling algorithm designers to balance fairness and efficiency by adjusting the parameter $p$. Our framework encompasses both average cumulative regret and Nash regret as special cases. We introduce a simple, unified UCB-based algorithm (Explore-Then-UCB) that achieves novel $p$-mean regret bounds. Our algorithm consists of two phases: a carefully calibrated uniform exploration phase to initialize sample means, followed by the UCB1 algorithm of Auer, Cesa-Bianchi, and Fischer (2002). Under mild assumptions, we prove that our algorithm achieves a $p$-mean regret bound of $\tilde{O}\left(\sqrt{\frac{k}{T^{\frac{1}{2|p|}}}}\right)$ for all $p \leq -1$, where $k$ represents the number of arms and $T$ the time horizon. When $-1<p<0$, we achieve a regret bound of $\tilde{O}\left(\sqrt{\frac{k^{1.5}}{T^{\frac{1}{2}}}}\right)$. For the range $0< p \leq 1$, we achieve a $p$-mean regret scaling as $\tilde{O}\left(\sqrt{\frac{k}{T}}\right)$, which matches the previously established lower bound up to logarithmic factors (Auer et al. 1995). This result stems from the fact that the $p$-mean regret of any algorithm is at least its average cumulative regret for $p \leq 1$. In the case of Nash regret (the limit as $p$ approaches zero), our unified approach differs from prior work (Barman et al. 2023), which requires a new Nash Confidence Bound algorithm. Notably, we achieve the same regret bound up to constant factors using our more general method.


翻译:暂无翻译

1
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
31+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
154+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
49+阅读 · 2021年9月11日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Multi-Domain Multi-Task Rehearsal for Lifelong Learning
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月14日
Arxiv
24+阅读 · 2019年11月24日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15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
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
49+阅读 · 2021年9月11日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Multi-Domain Multi-Task Rehearsal for Lifelong Learning
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月14日
Arxiv
24+阅读 · 2019年11月24日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员