We study optimization problems in a metric space $(\mathcal{X},d)$ where we can compute distances in two ways: via a ''strong'' oracle that returns exact distances $d(x,y)$, and a ''weak'' oracle that returns distances $\tilde{d}(x,y)$ which may be arbitrarily corrupted with some probability. This model captures the increasingly common trade-off between employing both an expensive similarity model (e.g. a large-scale embedding model), and a less accurate but cheaper model. Hence, the goal is to make as few queries to the strong oracle as possible. We consider both so-called ''point queries'', where the strong oracle is queried on a set of points $S \subset \mathcal{X} $ and returns $d(x,y)$ for all $x,y \in S$, and ''edge queries'' where it is queried for individual distances $d(x,y)$. Our main contributions are optimal algorithms and lower bounds for clustering and Minimum Spanning Tree (MST) in this model. For $k$-centers, $k$-median, and $k$-means, we give constant factor approximation algorithms with only $\tilde{O}(k)$ strong oracle point queries, and prove that $\Omega(k)$ queries are required for any bounded approximation. For edge queries, our upper and lower bounds are both $\tilde{\Theta}(k^2)$. Surprisingly, for the MST problem we give a $O(\sqrt{\log n})$ approximation algorithm using no strong oracle queries at all, and a matching $\Omega(\sqrt{\log n})$ lower bound. We empirically evaluate our algorithms, and show that their quality is comparable to that of the baseline algorithms that are given all true distances, but while querying the strong oracle on only a small fraction ($<1\%$) of points.


翻译:我们研究度量空间$(\mathcal{X},d)$中的优化问题,其中可通过两种方式计算距离:一种"强"预言机可返回精确距离$d(x,y)$,另一种"弱"预言机返回可能以一定概率被任意破坏的距离$\tilde{d}(x,y)$。该模型捕捉了日益常见的权衡场景:同时使用昂贵的相似度模型(如大规模嵌入模型)和精度较低但成本更低的模型。因此,目标是最小化对强预言机的查询次数。我们考虑两类查询:一是"点查询",即对点集$S \subset \mathcal{X}$调用强预言机,返回所有$x,y \in S$的$d(x,y)$;二是"边查询",即对单个距离$d(x,y)$进行查询。我们的主要贡献在于为该模型下的聚类与最小生成树问题提出最优算法与下界。针对$k$-中心、$k$-中位数和$k$-均值问题,我们给出了仅需$\tilde{O}(k)$次强预言机点查询的常数因子近似算法,并证明任意有界近似均需$\Omega(k)$次查询。对于边查询,上下界均为$\tilde{\Theta}(k^2)$。令人惊讶的是,针对MST问题,我们提出了一种无需任何强预言机查询的$O(\sqrt{\log n})$近似算法,并给出了匹配的$\Omega(\sqrt{\log n})$下界。通过实验评估,我们的算法质量与基于全量真实距离的基线算法相当,但对强预言机的点查询仅占全部点的极小比例($<1\%$)。

0
下载
关闭预览

相关内容

甲骨文公司,全称甲骨文股份有限公司(甲骨文软件系统有限公司),是全球最大的企业级软件公司,总部位于美国加利福尼亚州的红木滩。1989年正式进入中国市场。2013年,甲骨文已超越 IBM ,成为继 Microsoft 后全球第二大软件公司。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+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
32+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
【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
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
2+阅读 · 2017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 · 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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月9日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
0+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
1+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
0+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
0+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
0+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
8+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
相关资讯
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
2+阅读 · 2017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 · 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
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