In the linear regression model, the minimum l2-norm interpolant estimator has received much attention since it was proved to be consistent even though it fits noisy data perfectly under some condition on the covariance matrix $\Sigma$ of the input vector, known as benign overfitting. Motivated by this phenomenon, we study the generalization property of this estimator from a geometrical viewpoint. Our main results extend and improve the convergence rates as well as the deviation probability from [Tsigler and Bartlett]. Our proof differs from the classical bias/variance analysis and is based on the self-induced regularization property introduced in [Bartlett, Montanari and Rakhlin]: the minimum l2-norm interpolant estimator can be written as a sum of a ridge estimator and an overfitting component. The two geometrical properties of random Gaussian matrices at the heart of our analysis are the Dvoretsky-Milman theorem and isomorphic and restricted isomorphic properties. In particular, the Dvoretsky dimension appearing naturally in our geometrical viewpoint, coincides with the effective rank and is the key tool for handling the behavior of the design matrix restricted to the sub-space where overfitting happens. We extend these results to heavy-tailed scenarii proving the universality of this phenomenon beyond exponential moment assumptions. This phenomenon is unknown before and is widely believed to be a significant challenge. This follows from an anistropic version of the probabilistic Dvoretsky-Milman theorem that holds for heavy-tailed vectors which is of independent interest.


翻译:在线性回归模型中,最小$l_2$-范数插值估计器因其在输入向量协方差矩阵$\Sigma$满足特定条件时(即良性过拟合现象),即使完美拟合含噪数据仍能保持一致性而受到广泛关注。受此现象启发,我们从几何视角研究该估计器的泛化性质。主要结果拓展并改进了[Tsigler和Bartlett]中的收敛速率与偏差概率。我们的证明不同于经典的偏差/方差分析,而是基于[Bartlett, Montanari和Rakhlin]引入的自诱导正则化性质:最小$l_2$-范数插值估计器可表示为岭估计器与过拟合分量之和。支撑我们分析的核心随机高斯矩阵的两种几何性质分别为德沃列茨基-米尔曼定理以及同构与受限同构性质。特别地,几何视角中自然出现的德沃列茨基维度与有效秩一致,成为处理设计矩阵在过拟合子空间上行为的关键工具。我们将这些结果推广至重尾场景,证明该现象在指数矩假设之外的普适性。该现象此前未知,且被广泛认为是一项重大挑战。这一结论源于适用于重尾向量的各向异性概率型德沃列茨基-米尔曼定理——该定理本身具有独立研究价值。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
2+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
1+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
0+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月7日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:21
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
2+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
1+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
0+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员