We study the problem of learning mixtures of linear classifiers under Gaussian covariates. Given sample access to a mixture of $r$ distributions on $\mathbb{R}^n$ of the form $(\mathbf{x},y_{\ell})$, $\ell\in [r]$, where $\mathbf{x}\sim\mathcal{N}(0,\mathbf{I}_n)$ and $y_\ell=\mathrm{sign}(\langle\mathbf{v}_\ell,\mathbf{x}\rangle)$ for an unknown unit vector $\mathbf{v}_\ell$, the goal is to learn the underlying distribution in total variation distance. Our main result is a Statistical Query (SQ) lower bound suggesting that known algorithms for this problem are essentially best possible, even for the special case of uniform mixtures. In particular, we show that the complexity of any SQ algorithm for the problem is $n^{\mathrm{poly}(1/\Delta) \log(r)}$, where $\Delta$ is a lower bound on the pairwise $\ell_2$-separation between the $\mathbf{v}_\ell$'s. The key technical ingredient underlying our result is a new construction of spherical designs that may be of independent interest.


翻译:我们研究高斯协变量下线性分类器混合的学习问题。假设可从混合分布中获取样本,该混合由$r$个形如$(\mathbf{x},y_{\ell})$($\ell\in [r]$)的$\mathbb{R}^n$上的子分布组成,其中$\mathbf{x}\sim\mathcal{N}(0,\mathbf{I}_n)$,且对于未知单位向量$\mathbf{v}_\ell$有$y_\ell=\mathrm{sign}(\langle\mathbf{v}_\ell,\mathbf{x}\rangle)$。目标是学习总变差距离下的潜在分布。我们的主要结果是统计查询(SQ)下界,表明该问题的已知算法本质上是可能的最优解,即使在均匀混合的特殊情形下也是如此。特别地,我们证明该问题的任意SQ算法的复杂度为$n^{\mathrm{poly}(1/\Delta) \log(r)}$,其中$\Delta$是各$\mathbf{v}_\ell$之间逐对$\ell_2$距离的下界。支撑这一结果的关键技术要素是球面设计的新构造,该构造本身可能具有独立研究价值。

0
下载
关闭预览

相关内容

所谓线性分类器即用一个超平面将正负样本分离开,表达式为 y=wx 。这里是强调的是平面。
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月1日
A Survey on Data Augmentation for Text Classification
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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员