Stochastic gradient descent (SGD) is a cornerstone algorithm for high-dimensional optimization, renowned for its empirical successes. Recent theoretical advances have provided a deep understanding of how SGD enables feature learning in high-dimensional nonlinear models, most notably the \textit{single-index model} with i.i.d. data. In this work, we study the sequential learning problem for single-index models, also known as generalized linear bandits or ridge bandits, where SGD is a simple and natural solution, yet its learning dynamics remain largely unexplored. We show that, similar to the optimal interactive learner, SGD undergoes a distinct ``burn-in'' phase before entering the ``learning'' phase in this setting. Moreover, with an appropriately chosen learning rate schedule, a single SGD procedure simultaneously achieves near-optimal (or best-known) sample complexity and regret guarantees across both phases, for a broad class of link functions. Our results demonstrate that SGD remains highly competitive for learning single-index models under adaptive data.


翻译:随机梯度下降(SGD)是高维优化的基石算法,以其卓越的实证性能而闻名。近期的理论进展深入揭示了SGD如何在高维非线性模型中实现特征学习,尤其是在具有独立同分布数据的\textit{单指标模型}中。在本研究中,我们探讨单指标模型的序贯学习问题(也称为广义线性赌博机或岭赌博机),其中SGD是一种简单而自然的解决方案,但其学习动态在很大程度上仍未得到探索。我们证明,在此设定下,与最优的交互式学习器类似,SGD在进入“学习”阶段之前会经历一个独特的“预热”阶段。此外,通过适当选择学习率调度策略,一个单一的SGD过程能够同时为广泛的链接函数类,在两个阶段中实现接近最优(或已知最佳)的样本复杂度和遗憾保证。我们的结果表明,在自适应数据下学习单指标模型时,SGD仍然具有高度的竞争力。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】分布式机器学习的优化算法,137页pdf
专知会员服务
74+阅读 · 2022年12月14日
【干货书】优化与学习的随机梯度技术,238页pdf
专知会员服务
54+阅读 · 2021年11月22日
通过条件梯度进行结构化机器学习训练,50页ppt与视频
专知会员服务
13+阅读 · 2021年2月25日
从泰勒展开来看梯度下降算法
深度学习每日摘要
13+阅读 · 2019年4月9日
2018年深度学习优化算法最新综述
计算机视觉战队
10+阅读 · 2018年12月11日
干货|代码原理教你搞懂SGD随机梯度下降、BGD、MBGD
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年11月25日
绝对干货 | 随机梯度下降算法综述
菜鸟的机器学习
15+阅读 · 2017年10月30日
精品公开课 | 随机梯度下降算法综述
七月在线实验室
13+阅读 · 2017年7月11日
从浅层模型到深度模型:概览机器学习优化算法
机器之心
27+阅读 · 2017年7月9日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
14+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
16+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
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 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
从泰勒展开来看梯度下降算法
深度学习每日摘要
13+阅读 · 2019年4月9日
2018年深度学习优化算法最新综述
计算机视觉战队
10+阅读 · 2018年12月11日
干货|代码原理教你搞懂SGD随机梯度下降、BGD、MBGD
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年11月25日
绝对干货 | 随机梯度下降算法综述
菜鸟的机器学习
15+阅读 · 2017年10月30日
精品公开课 | 随机梯度下降算法综述
七月在线实验室
13+阅读 · 2017年7月11日
从浅层模型到深度模型:概览机器学习优化算法
机器之心
27+阅读 · 2017年7月9日
相关基金
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
14+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
16+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
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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员