We study a federated linear bandits model, where $M$ clients communicate with a central server to solve a linear contextual bandits problem with finite adversarial action sets that may be different across clients. To address the unique challenges of adversarial finite action sets, we propose the FedSupLinUCB algorithm, which extends the principles of SupLinUCB and OFUL algorithms in linear contextual bandits. We prove that FedSupLinUCB achieves a total regret of $\tilde{O}(\sqrt{d T})$, where $T$ is the total number of arm pulls from all clients, and $d$ is the ambient dimension of the linear model. This matches the minimax lower bound and thus is order-optimal (up to polylog terms). We study both asynchronous and synchronous cases and show that the communication cost can be controlled as $O(d M^2 \log(d)\log(T))$ and $O(\sqrt{d^3 M^3} \log(d))$, respectively. The FedSupLinUCB design is further extended to two scenarios: (1) variance-adaptive, where a total regret of $\tilde{O} (\sqrt{d \sum \nolimits_{t=1}^{T} \sigma_t^2})$ can be achieved with $\sigma_t^2$ being the noise variance of round $t$; and (2) adversarial corruption, where a total regret of $\tilde{O}(\sqrt{dT} + d C_p)$ can be achieved with $C_p$ being the total corruption budget. Experiment results corroborate the theoretical analysis and demonstrate the effectiveness of FedSupLinUCB on both synthetic and real-world datasets.


翻译:我们研究了一种联邦线性Bandit模型,其中$M$个客户端与中央服务器通信,以解决具有有限对抗动作集(可能因客户端而异)的线性上下文Bandit问题。为应对有限对抗动作集带来的独特挑战,我们提出了FedSupLinUCB算法,该算法扩展了线性上下文Bandit问题中SupLinUCB与OFUL算法的原理。我们证明,FedSupLinUCB可实现$\tilde{O}(\sqrt{d T})$的总遗憾,其中$T$为所有客户端的总臂拉取次数,$d$为线性模型的本征维度。该结果与极小化极大下界匹配,因此在阶数上(忽略多对数项)达到最优。我们分别研究了异步与同步两种情形,并表明通信成本可控制在$O(d M^2 \log(d)\log(T))$与$O(\sqrt{d^3 M^3} \log(d))$的量级。FedSupLinUCB的设计进一步被扩展至两种场景:(1)方差自适应场景,此时可实现$\tilde{O} (\sqrt{d \sum \nolimits_{t=1}^{T} \sigma_t^2})$的总遗憾,其中$\sigma_t^2$为第$t$轮的噪声方差;(2)对抗性腐败场景,此时可实现$\tilde{O}(\sqrt{dT} + d C_p)$的总遗憾,其中$C_p$为总腐败预算。实验结果与理论分析一致,并验证了FedSupLinUCB在合成数据集与真实数据集上的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
4+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
最新内容
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
3+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关基金
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
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
4+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员