We consider the online convex optimization (OCO) problem with quadratic and linear switching cost in the limited information setting, where an online algorithm can choose its action using only gradient information about the previous objective function. For $L$-smooth and $\mu$-strongly convex objective functions, we propose an online multiple gradient descent (OMGD) algorithm and show that its competitive ratio for the OCO problem with quadratic switching cost is at most $4(L + 5) + \frac{16(L + 5)}{\mu}$. The competitive ratio upper bound for OMGD is also shown to be order-wise tight in terms of $L,\mu$. In addition, we show that the competitive ratio of any online algorithm is $\max\{\Omega(L), \Omega(\frac{L}{\sqrt{\mu}})\}$ in the limited information setting when the switching cost is quadratic. We also show that the OMGD algorithm achieves the optimal (order-wise) dynamic regret in the limited information setting. For the linear switching cost, the competitive ratio upper bound of the OMGD algorithm is shown to depend on both the path length and the squared path length of the problem instance, in addition to $L, \mu$, and is shown to be order-wise, the best competitive ratio any online algorithm can achieve. Consequently, we conclude that the optimal competitive ratio for the quadratic and linear switching costs are fundamentally different in the limited information setting.


翻译:我们研究了有限信息设置下具有二次和线性切换成本的在线凸优化问题,其中在线算法仅能通过前一个目标函数的梯度信息选择其动作。针对$L$-光滑且$\mu$-强凸的目标函数,我们提出了一种在线多重梯度下降算法,并证明其在二次切换成本下该算法竞争比至多为$4(L + 5) + \frac{16(L + 5)}{\mu}$。同时表明该上界关于$L,\mu$是阶次紧的。此外,我们证明在二次切换成本下,有限信息设置中任何在线算法的竞争比下界为$\max\{\Omega(L), \Omega(\frac{L}{\sqrt{\mu}})\}$。进一步,我们证明了OMGD算法在有限信息设置中能够实现(阶次)最优的动态遗憾。对于线性切换成本,OMGD算法的竞争比上界不仅依赖于$L,\mu$,还取决于问题实例的路径长度和平方路径长度,且从阶次意义上看,该上界是任何在线算法所能达到的最优竞争比。由此我们得出结论:在有限信息设置下,二次与线性切换成本的最优竞争比存在本质差异。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
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
【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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
1+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月2日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
1+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
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