Invariant learning can fail even when the invariant structure is statistically identifiable. We show a conditional computational barrier: under a black-box samplable supervised sparse recovery primitive motivated by average-case sparse-recovery reductions, there exist \emph{samplable} multi-environment instances with a one-dimensional predictive invariant subspace ($k=1$) that are learnable with polynomial samples by exhaustive search, while any polynomial-time constant-accuracy recovery algorithm would contradict the primitive. We further quantify environment diversity by a separation parameter $γ$, which controls identifiability and the curvature of invariance objectives. Under sufficient diversity and local Gaussian regularity, the minimax risk is $\mathbb{E}[\dist(\hat{V},V_{\mathrm{inv}})^2]=Θ(k(d-k)/(n|\mathcal{E}|))$, and under label-induced shifts a phase transition occurs at $n^*\propto k(d-k)/(|\mathcal{E}|γ^2)$ with refined estimation error scaling proportional to $1/γ^2$. Synthetic and real datasets illustrate the predicted gaps and transitions and motivate simple diversity diagnostics.


翻译:不变性学习即使在不变结构具有统计可辨识性时也可能失败。我们展示了一个条件性计算障碍:在基于平均情形稀疏恢复归约的黑箱可采样监督稀疏恢复原语假设下,存在具有一维预测不变子空间(k=1)的\emph{可采样}多环境实例,这些实例可通过穷举搜索以多项式样本量学习,而任何多项式时间的恒定精度恢复算法都将与原语相矛盾。我们进一步通过分离参数γ量化环境多样性,该参数控制可辨识性及不变性目标函数的曲率。在充分多样性和局部高斯正则性条件下,极小极大风险为$\mathbb{E}[\dist(\hat{V},V_{\mathrm{inv}})^2]=Θ(k(d-k)/(n|\mathcal{E}|))$,且在标签诱导偏移下,当$n^*\propto k(d-k)/(|\mathcal{E}|γ^2)$时会出现相变,此时估计误差尺度与$1/γ^2$成正比。合成数据集和真实数据集验证了所预测的差距与相变,并启发了简单的多样性诊断方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CVPR2024】卷积提示"遇见了语言模型的持续学习
专知会员服务
18+阅读 · 2024年4月1日
专知会员服务
29+阅读 · 2020年10月24日
机器学习的可解释性
专知会员服务
180+阅读 · 2020年8月27日
【2020 最新论文】对比学习中什么应该不是对比的?
专知会员服务
39+阅读 · 2020年8月16日
因果关联学习,Causal Relational Learning
专知会员服务
185+阅读 · 2020年4月21日
【Uber AI新论文】持续元学习,Learning to Continually Learn
专知会员服务
37+阅读 · 2020年2月27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
4+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
9+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
31+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
21+阅读 · 2013年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 5月18日
VIP会员
最新内容
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:24
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:15
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
2+阅读 · 今天15:11
《无人地面战车(UGV)的崛起》报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月16日
美陆军任务式指挥人工智能解决方案
专知会员服务
11+阅读 · 7月16日
相关基金
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
4+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
9+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
31+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
21+阅读 · 2013年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员