Given multiple data matrices, many problems in statistics and data science rely on estimating a common subspace that captures certain structure shared by all the data matrices. In this paper we investigate the statistical and computational limits for the common subspace model in which one observes a collection of symmetric low-rank matrices perturbed by noise, where each low-rank matrix shares the same common subspace. Our main results identify several regimes of the signal-to-noise ratio (SNR) such that estimation and inference are statistically or computationally optimal, and we refer to these regimes as weak SNR, moderate SNR, strong estimation SNR, and strong inference SNR. First, we propose an estimator based on projected gradient descent initialized via spectral sum of squares and show that it achieves the optimal $\sinΘ$ error rate under strong estimation SNR. These results are complemented by both statistical and computational lower bounds identifying the weak and moderate estimation SNR regimes. Next, we turn to statistical inference for the $\sinΘ$ distance itself, and we show that our estimator has an asymptotically Gaussian distribution in the strong inference SNR regime. Based on this limiting result we propose confidence intervals and show that they are adaptively minimax optimal in the strong inference SNR regime, where adaptivity is measured in terms of the SNR. Finally, we show that adaptive confidence intervals are information-theoretically impossible below the strong inference SNR regime. Consequently, our results unveil a novel phenomenon: despite the SNR being ``above'' the computational limit for estimation, adaptive statistical inference may still be information-theoretically impossible.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】统计基础、推理与推断,361页pdf
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
8+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
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+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
95+阅读 · 2022年8月2日
VIP会员
最新内容
俄乌无人机战争的六大启示
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:07
《无人机空中监控:通信实验洞察》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:05
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
6+阅读 · 8月2日
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
6+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
13+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
8+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
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+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