An unbiased $m$-sparsification of a vector $p\in \mathbb{R}^n$ is a random vector $Q\in \mathbb{R}^n$ with mean $p$ that has at most $m<n$ nonzero coordinates. Unbiased sparsification compresses the original vector without introducing bias; it arises in various contexts, such as in federated learning and sampling sparse probability distributions. Ideally, unbiased sparsification should also minimize the expected value of a divergence function $\mathsf{Div}(Q,p)$ that measures how far away $Q$ is from the original $p$. If $Q$ is optimal in this sense, then we call it efficient. Our main results describe efficient unbiased sparsifications for divergences that are either permutation-invariant or additively separable. Surprisingly, the characterization for permutation-invariant divergences is robust to the choice of divergence function, in the sense that our class of optimal $Q$ for squared Euclidean distance coincides with our class of optimal $Q$ for Kullback-Leibler divergence, or indeed any of a wide variety of divergences.


翻译:向量 \(p\in \mathbb{R}^n\) 的无偏 \(m\)-稀疏化是一个随机向量 \(Q\in \mathbb{R}^n\),其均值等于 \(p\),且至多有 \(m<n\) 个非零坐标。无偏稀疏化在压缩原始向量的同时避免了引入偏差,广泛应用于联邦学习与稀疏概率分布采样等场景。理想情况下,无偏稀疏化还应最小化衡量 \(Q\) 与原始向量 \(p\) 偏离程度的散度函数 \(\mathsf{Div}(Q,p)\) 的期望值。若 \(Q\) 在该意义下达到最优,则称之为高效的。本文的主要结果描述了针对置换不变或可加可分离散度的高效无偏稀疏化方案。值得注意的是,对于置换不变散度而言,其特征刻画对散度函数的选择具有鲁棒性——我们针对平方欧氏距离所得的最优 \(Q\) 类与针对KL散度或诸多其他散度所得的最优 \(Q\) 类完全一致。

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
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
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
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
0+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
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
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Disentangled Information Bottleneck
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月22日
Heterogeneous Deep Graph Infomax
Arxiv
12+阅读 · 2019年11月19日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15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
1+阅读 · 今天13:30
多智能体协作机制
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:26
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
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+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
8+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
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+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
5+阅读 · 4月24日
相关资讯
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
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
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
相关论文
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Disentangled Information Bottleneck
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月22日
Heterogeneous Deep Graph Infomax
Arxiv
12+阅读 · 2019年11月19日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
0+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员