We study the minimax estimation error for distributed covariance matrix estimation in the vertical-split (feature-split) setting, where two agents each observe different coordinates of $m$ i.i.d. sub-Gaussian samples and communicate a limited number of bits to a central server. While Rahmani et al. [2025] established nearly tight bounds for dense (unstructured) cross-covariance matrices, we investigate whether imposing elementwise $s$-sparsity on the cross-covariance $C_{21}$ can reduce the required communication and sample complexity. In contrast to the horizontal-split setting, where Braverman et al. [2016] showed that sparsity does not reduce communication cost for mean estimation, we prove that sparsity does help for cross-covariance estimation in the vertical split. Specifically, we establish minimax lower bounds showing that the communication budget per agent scales as $B_k = Ω(σ^4 d_k\, s' \log(d_1 d_2/s')/\varepsilon^2)$ and the sample complexity for cross-covariance estimation as $m = Ω(σ^4\, s' \log(d_1 d_2/s')/\varepsilon^2)$, where $s' = s \wedge d_{\min}$. For the $1$-sparse case, this yields an exponential improvement from $d_1 d_2$ to $\log(d_1 d_2)$ compared to the dense rate. Our lower bounds are established via Fano's method with an explicit sparse packing using a Varshamov--Gilbert-type argument for signed partial permutation matrices combined with the Conditional Strong Data Processing Inequality of Rahmani et al. [2025]. We show the bounds are tight with a matching achievable scheme, based on covering-net quantization and entry-wise hard thresholding, that attains the $s$-sparse lower bound up to polylogarithmic factors.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

IEEE Proc.|基于知识图谱的少样本和零样本学习综述
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月2日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10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 · 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
1+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 5月20日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
9+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
IEEE Proc.|基于知识图谱的少样本和零样本学习综述
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月2日
相关基金
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
1+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员