While traditional distributionally robust optimization (DRO) aims to minimize the maximal risk over a set of distributions, Agarwal and Zhang (2022) recently proposed a variant that replaces risk with excess risk. Compared to DRO, the new formulation$\unicode{x2013}$minimax excess risk optimization (MERO) has the advantage of suppressing the effect of heterogeneous noise in different distributions. However, the choice of excess risk leads to a very challenging minimax optimization problem, and currently there exists only an inefficient algorithm for empirical MERO. In this paper, we develop efficient stochastic approximation approaches which directly target MERO. Specifically, we leverage techniques from stochastic convex optimization to estimate the minimal risk of every distribution, and solve MERO as a stochastic convex-concave optimization (SCCO) problem with biased gradients. The presence of bias makes existing theoretical guarantees of SCCO inapplicable, and fortunately, we demonstrate that the bias, caused by the estimation error of the minimal risk, is under-control. Thus, MERO can still be optimized with a nearly optimal convergence rate. Moreover, we investigate a practical scenario where the quantity of samples drawn from each distribution may differ, and propose a stochastic approach that delivers distribution-dependent convergence rates.


翻译:传统分布鲁棒优化旨在最小化一组分布上的最大风险,而Agarwal与Zhang(2022)近期提出一种将风险替换为超额风险的变体。相较于分布鲁棒优化,这一新范式——极小化极大超额风险优化具有抑制不同分布间异质噪声影响的优势。然而,超额风险的选取导致了一个极具挑战性的极小化极大优化问题,目前仅存在针对经验极小化极大超额风险优化的低效算法。本文提出直接面向极小化极大超额风险优化的高效随机逼近方法。具体而言,我们利用随机凸优化技术估计每个分布的最小风险,并将极小化极大超额风险优化作为具有偏置梯度的随机凸凹优化问题进行求解。偏置的存在使得现有随机凸凹优化的理论保证不再适用,但我们证明由最小风险估计误差引起的偏置处于可控状态。因此,极小化极大超额风险优化仍能以近乎最优的收敛速率进行优化。此外,我们研究了从各分布抽取样本量可能不同的实际场景,并提出一种能提供分布依赖性收敛速率的随机方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
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
0+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
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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月8日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月5日
Arxiv
14+阅读 · 2024年5月28日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
7+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
7+阅读 · 4月25日
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
9+阅读 · 4月25日
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
8+阅读 · 4月25日
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
16+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
12+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
6+阅读 · 4月24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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
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
0+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
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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员