We study robust linear regression in high-dimension, when both the dimension $d$ and the number of data points $n$ diverge with a fixed ratio $\alpha=n/d$, and study a data model that includes outliers. We provide exact asymptotics for the performances of the empirical risk minimisation (ERM) using $\ell_2$-regularised $\ell_2$, $\ell_1$, and Huber loss, which are the standard approach to such problems. We focus on two metrics for the performance: the generalisation error to similar datasets with outliers, and the estimation error of the original, unpolluted function. Our results are compared with the information theoretic Bayes-optimal estimation bound. For the generalization error, we find that optimally-regularised ERM is asymptotically consistent in the large sample complexity limit if one perform a simple calibration, and compute the rates of convergence. For the estimation error however, we show that due to a norm calibration mismatch, the consistency of the estimator requires an oracle estimate of the optimal norm, or the presence of a cross-validation set not corrupted by the outliers. We examine in detail how performance depends on the loss function and on the degree of outlier corruption in the training set and identify a region of parameters where the optimal performance of the Huber loss is identical to that of the $\ell_2$ loss, offering insights into the use cases of different loss functions.


翻译:我们研究高维场景下的鲁棒线性回归,其中维度$d$和数据点数量$n$以固定比例$\alpha=n/d$发散,并考虑包含离群点的数据模型。针对此类问题的标准方法——使用$\ell_2$正则化$\ell_2$损失、$\ell_1$损失和Huber损失的经验风险最小化(ERM),我们提供了其性能的精确渐近行为。我们聚焦于两种性能度量:对包含离群点的相似数据集的泛化误差,以及对原始未污染函数的估计误差。结果与信息论意义上的贝叶斯最优估计界进行了比较。对于泛化误差,我们发现若执行简单校准,最优正则化的ERM在大样本复杂度极限下是渐近一致的,并计算了收敛速率。然而对于估计误差,我们证明由于范数校准失配,估计量的一致性需要最优范数的先知估计,或存在未被离群点污染的交叉验证集。我们详细考察了性能如何依赖于损失函数及训练集中离群点污染程度,并确定了Huber损失最优性能与$\ell_2$损失完全一致的参数区域,为不同损失函数的应用场景提供了见解。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
Meta最新WWW2022《联邦计算导论》教程,附77页ppt
专知会员服务
60+阅读 · 2022年5月5日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16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
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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月14日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月13日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
0+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+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
6+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
5+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
4+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
3+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
7+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
Meta最新WWW2022《联邦计算导论》教程,附77页ppt
专知会员服务
60+阅读 · 2022年5月5日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16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
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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员