Projection-free online learning has drawn increasing interest due to its efficiency in solving high-dimensional problems with complicated constraints. However, most existing projection-free online methods focus on minimizing the static regret, which unfortunately fails to capture the challenge of changing environments. In this paper, we investigate non-stationary projection-free online learning, and choose dynamic regret and adaptive regret to measure the performance. Specifically, we first provide a novel dynamic regret analysis for an existing projection-free method named $\text{BOGD}_\text{IP}$, and establish an $\mathcal{O}(T^{3/4}(1+P_T))$ dynamic regret bound, where $P_T$ denotes the path-length of the comparator sequence. Then, we improve the upper bound to $\mathcal{O}(T^{3/4}(1+P_T)^{1/4})$ by running multiple $\text{BOGD}_\text{IP}$ algorithms with different step sizes in parallel, and tracking the best one on the fly. Our results are the first general-case dynamic regret bounds for projection-free online learning, and can recover the existing $\mathcal{O}(T^{3/4})$ static regret by setting $P_T = 0$. Furthermore, we propose a projection-free method to attain an $\tilde{\mathcal{O}}(\tau^{3/4})$ adaptive regret bound for any interval with length $\tau$, which nearly matches the static regret over that interval. The essential idea is to maintain a set of $\text{BOGD}_\text{IP}$ algorithms dynamically, and combine them by a meta algorithm. Moreover, we demonstrate that it is also equipped with an $\mathcal{O}(T^{3/4}(1+P_T)^{1/4})$ dynamic regret bound. Finally, empirical studies verify our theoretical findings.


翻译:无投影在线学习因在处理高维复杂约束问题时的高效性而日益受到关注。然而,现有大多数无投影在线方法主要关注最小化静态遗憾,这未能捕捉环境变化的挑战。本文研究非平稳无投影在线学习,并采用动态遗憾和自适应遗憾作为性能度量。具体而言,我们首先为现有的无投影方法$\text{BOGD}_\text{IP}$提供了一种新的动态遗憾分析,建立了$\mathcal{O}(T^{3/4}(1+P_T))$的动态遗憾界,其中$P_T$表示比较序列的路径长度。随后,通过并行运行多个具有不同步长的$\text{BOGD}_\text{IP}$算法,并在线追踪最优算法,我们将上界改进为$\mathcal{O}(T^{3/4}(1+P_T)^{1/4})$。我们的结果是无投影在线学习领域首个通用动态遗憾界,且通过设定$P_T = 0$可恢复现有的$\mathcal{O}(T^{3/4})$静态遗憾。此外,我们提出了一种无投影方法,对于任意长度为$\tau$的时间区间,实现了$\tilde{\mathcal{O}}(\tau^{3/4})$的自适应遗憾界,这几乎匹配该区间上的静态遗憾。其核心思想是动态维护一组$\text{BOGD}_\text{IP}$算法,并通过元算法进行组合。同时,我们证明该方法同样具有$\mathcal{O}(T^{3/4}(1+P_T)^{1/4})$的动态遗憾界。最后,实证研究验证了我们的理论发现。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
44+阅读 · 2019年1月3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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月30日
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
44+阅读 · 2019年1月3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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员