Much of learning theory is concerned with the design and analysis of probably approximately correct (PAC) learners. The closely related transductive model of learning has recently seen more scrutiny, with its learners often used as precursors to PAC learners. Our goal in this work is to understand and quantify the exact relationship between these two models. First, we observe that modest extensions of existing results show the models to be essentially equivalent for realizable learning for most natural loss functions, up to low order terms in the error and sample complexity. The situation for agnostic learning appears less straightforward, with sample complexities potentially separated by a $\frac{1}{\epsilon}$ factor. This is therefore where our main contributions lie. Our results are two-fold: 1. For agnostic learning with bounded losses (including, for example, multiclass classification), we show that PAC learning reduces to transductive learning at the cost of low-order terms in the error and sample complexity via an adaptation of the reduction of arXiv:2304.09167 to the agnostic setting. 2. For agnostic binary classification, we show the converse: transductive learning is essentially no more difficult than PAC learning. Together with our first result this implies that the PAC and transductive models are essentially equivalent for agnostic binary classification. This is our most technical result, and involves two steps: A symmetrization argument on the agnostic one-inclusion graph (OIG) of arXiv:2309.13692 to derive the worst-case agnostic transductive instance, and expressing the error of the agnostic OIG algorithm for this instance in terms of the empirical Rademacher complexity of the class. We leave as an intriguing open question whether our second result can be extended beyond binary classification to show the transductive and PAC models equivalent more broadly.


翻译:学习理论主要关注可能近似正确(PAC)学习器的设计与分析。近年来,与之密切相关的归纳学习模型受到更多审视,其学习器常被用作PAC学习器的前驱。本文的目标是理解并量化这两种模型之间的确切关系。首先,我们通过对现有结果的适度扩展指出,对于大多数自然损失函数的可实现学习,两种模型在误差和样本复杂度上仅存在低阶项差异,因而基本等价。而对于不可知学习,情况则显得更为复杂,其样本复杂度可能存在$\frac{1}{\epsilon}$倍数的分离。因此,我们的主要贡献集中于此。我们的研究结果包含两方面:1. 对于有界损失(例如多类分类)的不可知学习,我们通过将arXiv:2304.09167的归约方法适配到不可知场景,证明PAC学习可归约为归纳学习,且仅在误差和样本复杂度上引入低阶项代价。2. 对于不可知二分类问题,我们证明了相反的结论:归纳学习本质上并不比PAC学习更困难。结合第一项结果,这意味着对于不可知二分类,PAC模型与归纳模型基本等价。这是本文技术性最强的结论,其推导包含两个步骤:首先对arXiv:2309.13692中不可知单包含图(OIG)进行对称化论证,以推导最坏情况下的不可知归纳实例;然后将该实例上不可知OIG算法的误差表示为类别经验Rademacher复杂度的函数。我们留下一个值得深入探讨的开放问题:第二项结论能否超越二分类推广到更广泛场景,从而证明归纳模型与PAC模型在更普遍意义上等价。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
【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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+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
18+阅读 · 2018年12月24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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
13+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2024年12月11日
Arxiv
0+阅读 · 2024年12月9日
Arxiv
12+阅读 · 2021年3月24日
Do RNN and LSTM have Long Memory?
Arxiv
19+阅读 · 2020年6月10日
How to Fine-Tune BERT for Text Classification?
Arxiv
13+阅读 · 2019年5月14日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
VIP会员
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
【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
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+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
18+阅读 · 2018年12月24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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
相关论文
Arxiv
1+阅读 · 2024年12月11日
Arxiv
0+阅读 · 2024年12月9日
Arxiv
12+阅读 · 2021年3月24日
Do RNN and LSTM have Long Memory?
Arxiv
19+阅读 · 2020年6月10日
How to Fine-Tune BERT for Text Classification?
Arxiv
13+阅读 · 2019年5月14日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
相关基金
国家自然科学基金
13+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员