Developing simple, sample-efficient learning algorithms for robust classification is a pressing issue in today's tech-dominated world, and current theoretical techniques requiring exponential sample complexity and complicated improper learning rules fall far from answering the need. In this work we study the fundamental paradigm of (robust) $\textit{empirical risk minimization}$ (RERM), a simple process in which the learner outputs any hypothesis minimizing its training error. RERM famously fails to robustly learn VC classes (Montasser et al., 2019a), a bound we show extends even to `nice' settings such as (bounded) halfspaces. As such, we study a recent relaxation of the robust model called $\textit{tolerant}$ robust learning (Ashtiani et al., 2022) where the output classifier is compared to the best achievable error over slightly larger perturbation sets. We show that under geometric niceness conditions, a natural tolerant variant of RERM is indeed sufficient for $\gamma$-tolerant robust learning VC classes over $\mathbb{R}^d$, and requires only $\tilde{O}\left( \frac{VC(H)d\log \frac{D}{\gamma\delta}}{\epsilon^2}\right)$ samples for robustness regions of (maximum) diameter $D$.


翻译:开发用于鲁棒分类的简单、样本高效学习算法是当今技术主导世界中的紧迫问题,而当前需要指数级样本复杂度和复杂不当学习规则的理论技术远未能满足这一需求。在本工作中,我们研究了(鲁棒)经验风险最小化(RERM)这一基本范式,这是一种学习器输出任何最小化其训练误差的假设的简单过程。RERM 以无法鲁棒地学习 VC 类而闻名(Montasser 等人,2019a),我们证明这一局限甚至扩展到“良好”设置,如有界半空间。因此,我们研究了鲁棒模型的一个近期松弛版本,称为容忍鲁棒学习(Ashtiani 等人,2022),其中输出分类器与在略大扰动集上可实现的最佳误差进行比较。我们证明,在几何良性条件下,RERM 的一种自然容忍变体足以在 $\mathbb{R}^d$ 上实现 $\gamma$-容忍鲁棒学习 VC 类,并且对于(最大)直径为 $D$ 的鲁棒区域,仅需 $\tilde{O}\left( \frac{VC(H)d\log \frac{D}{\gamma\delta}}{\epsilon^2}\right)$ 个样本。

0
下载
关闭预览

相关内容

100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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
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
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 · 2012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3月25日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | Sheaf-ADMM:用可微优化学习多智能体协调
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:12
综述 | OPSD:大语言模型的在线策略自蒸馏
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:08
算法化战争:人工智能时代的新范式(万字长文)
帕兰蒂尔Maven:军事人工智能的新纪元
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:00
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
3+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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
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
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 · 2012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