We study algorithms for online change-point detection (OCPD), where samples that are potentially heavy-tailed, are presented one at a time and a change in the underlying mean must be detected as early as possible. We present an algorithm based on clipped Stochastic Gradient Descent (SGD), that works even if we only assume that the second moment of the data generating process is bounded. We derive guarantees on worst-case, finite-sample false-positive rate (FPR) over the family of all distributions with bounded second moment. Thus, our method is the first OCPD algorithm that guarantees finite-sample FPR, even if the data is high dimensional and the underlying distributions are heavy-tailed. The technical contribution of our paper is to show that clipped-SGD can estimate the mean of a random vector and simultaneously provide confidence bounds at all confidence values. We combine this robust estimate with a union bound argument and construct a sequential change-point algorithm with finite-sample FPR guarantees. We show empirically that our algorithm works well in a variety of situations, whether the underlying data are heavy-tailed, light-tailed, high dimensional or discrete. No other algorithm achieves bounded FPR theoretically or empirically, over all settings we study simultaneously.


翻译:我们研究在线变化点检测(OCPD)算法,其中可能存在重尾特性的样本逐一呈现,必须尽早检测到潜在均值的变化。我们提出一种基于裁剪随机梯度下降(SGD)的算法,该算法仅在假设数据生成过程的二阶矩有界的情况下即可运行。我们在所有具有有界二阶矩的分布族上,推导了最坏情况下有限样本假阳性率(FPR)的保证。因此,我们的方法是首个即使数据高维且底层分布具有重尾特性也能保证有限样本FPR的OCPD算法。本文的技术贡献在于证明裁剪SGD既能估计随机向量的均值,又能同时提供所有置信水平下的置信界。我们将这种鲁棒估计与联合界论证相结合,构建了一个具有有限样本FPR保证的序贯变化点算法。实验表明,无论底层数据是重尾、轻尾、高维还是离散数据,我们的算法在各种情况下均表现良好。在所有研究设定下,尚无其他算法能在理论上或经验上同时实现有界FPR。

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
【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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
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 · 2023年8月22日
Arxiv
49+阅读 · 2021年9月11日
Arxiv
24+阅读 · 2021年3月4日
VIP会员
最新内容
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
0+阅读 · 23分钟前
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
8+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
12+阅读 · 6月13日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
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