We study, under a smoothed analysis perspective, the complexity of three PPAD-complete problems: computing Nash equilibria, computing fixed points, and solving variational inequalities. We consider a general perturbation model that bounds the probability density of the quantities evaluated by our algorithms. As special cases, it captures worst-case games perturbed by small random per-action costs, and worst-case maps perturbed by a small random affine function. Under these models, we show that classical algorithmic paradigms, cover-based search and homotopy path-following provably outperform the worst-case state-of-the-art. For games with a constant number of players and $n$ strategies per player, a recursive cover-based algorithm computes an $\varepsilon$-Nash equilibrium using $\log(1/\varepsilon)\cdot 2^{O(n)}$ expected payoff-vector computations, compared to the worst-case runtime tradeoffs of $\log(1/\varepsilon)\cdot n^{O(n)}$, $(1/\varepsilon)^{O(n)}$, $2^{O(\log^2 n/\varepsilon^2)}$, and $2^{O(n)}\mathrm{poly}(\log(1/\varepsilon))$. For fixed points and variational inequalities of bounded and Lipschitz maps on the $n$-dimensional $\ell_2$ unit ball, the same approach runs in expected time $\log(1/\varepsilon)\cdot 2^{O(n)}$, compared to the worst-case $(1/\varepsilon)^{O(n)}$; the $2^{Ω(n)}$ factor is necessary by prior work [Rubinstein, 2017]. For general smooth maps, we further analyze the classical predictor--corrector homotopy method, for which only qualitative convergence guarantees were previously known, showing that under perturbations the homotopy path is well conditioned and has length $2^{O(n)}$, so that the method finds an $\varepsilon$-approximate solution in time $2^{O(n)}\cdot\mathrm{poly}(1/p)/\varepsilon$ with probability at least $1-p$.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
类脑计算的前沿论文,看我们推荐的这7篇
人工智能前沿讲习班
21+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
干货|掌握机器学习数学基础之优化[1](重点知识)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月19日
综述——隐私保护集合交集计算技术研究
计算机研究与发展
22+阅读 · 2017年10月24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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
18+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
7+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
专知会员服务
10+阅读 · 11月6日
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
8+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
5+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
相关基金
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员