Self-distillation has emerged as a promising technique for improving model performance in modern machine learning systems. We develop the statistical foundations of self-distillation in high-dimensional linear regression by introducing and analyzing a broad class of estimators, namely spectral shrinkage estimators. We consider both spiked and general covariance matrices. For the former, we establish that when the covariance has $s$ distinct spikes, $s$-step self-distillation achieves optimal prediction among spectral shrinkage estimators, outperforming well-known estimators in statistics and machine learning. Moreover, we show that $s$ steps are necessary for optimality: any $(s-k)$-step distilled estimator is strictly suboptimal for $1 \leq k \leq s$. For general covariance matrices, we show that self-distillation approaches the optimal limiting prediction risk among continuous spectral shrinkage estimators as the number of distillation steps increases. We further develop a generalized cross-validation procedure for selecting the distillation parameters from data and establish an asymptotic oracle guarantee for the resulting estimator. We also study a federated approach where multiple data centers share spectral shrinkage estimators and a common server seeks to aggregate them to achieve optimal performance. In this case, we find that the best local rule again takes the form of self-distillation, though it differs from the optimal rule when data are hosted centrally on a single server. Together, our results explain why self-distillation improves predictive performance and provide a broader statistical framework that connects it to classical shrinkage-based methods.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Nat. Biomed. Eng.| 综述:医学和医疗保健中的自监督学习
专知会员服务
40+阅读 · 2022年8月25日
专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Self-Attention GAN 中的 self-attention 机制
PaperWeekly
12+阅读 · 2019年3月6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
【泡泡图灵智库】密集相关的自监督视觉描述学习(RAL)
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2018年10月6日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
3+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 · 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
19+阅读 · 2008年12月31日
Is Recursive Self-Improvement Safe?
Arxiv
0+阅读 · 11月6日
Arxiv
27+阅读 · 2021年11月11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
11+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
4+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
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+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
4+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
Nat. Biomed. Eng.| 综述:医学和医疗保健中的自监督学习
专知会员服务
40+阅读 · 2022年8月25日
专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月15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
3+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 · 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
19+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员