This work studies and develop projection-free algorithms for online learning with linear optimization oracles (a.k.a. Frank-Wolfe) for handling the constraint set. More precisely, this work (i) provides an improved (optimized) variant of an online Frank-Wolfe algorithm along with its conceptually simple potential-based proof, and (ii) shows how to leverage semidefinite programming to jointly design and analyze online Frank-Wolfe-type algorithms numerically in a variety of settings-that include the design of the variant (i). Based on the semidefinite technique, we conclude with strong numerical evidence suggesting that no pure online Frank-Wolfe algorithm within our model class can have a regret guarantee better than O(T^3/4) (T is the time horizon) without additional assumptions, that the current algorithms do not have optimal constants, that the algorithm benefits from similar anytime properties O(t^3/4) not requiring to know T in advance, and that multiple linear optimization rounds do not generally help to obtain better regret bounds.


翻译:本文研究并开发了用于在线学习的无投影算法,该算法利用线性优化预言(即Frank-Wolfe方法)来处理约束集。具体而言,本文(i) 提出了一种改进(优化)的在线Frank-Wolfe算法变体,并附有概念上简单的势函数证明;(ii) 展示了如何利用半定规划在多种设置中联合设计并数值分析在线Frank-Wolfe类算法——包括变体(i)的设计。基于半定规划技术,我们得到了强有力的数值证据,表明在没有额外假设的前提下,本文模型类中的纯在线Frank-Wolfe算法无法获得优于O(T^{3/4})(T为时间范围)的遗憾界;现有算法未达到最优常数;该算法具有无需预先知晓T的类似任意时间性质O(t^{3/4});且多次线性优化迭代通常无助于获得更优的遗憾界。

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