We consider sketching algorithms which first compress data by multiplication with a random sketch matrix, and then apply the sketch to quickly solve an optimization problem, e.g., low-rank approximation and regression. In the learning-based sketching paradigm proposed by~\cite{indyk2019learning}, the sketch matrix is found by choosing a random sparse matrix, e.g., CountSketch, and then the values of its non-zero entries are updated by running gradient descent on a training data set. Despite the growing body of work on this paradigm, a noticeable omission is that the locations of the non-zero entries of previous algorithms were fixed, and only their values were learned. In this work, we propose the first learning-based algorithms that also optimize the locations of the non-zero entries. Our first proposed algorithm is based on a greedy algorithm. However, one drawback of the greedy algorithm is its slower training time. We fix this issue and propose approaches for learning a sketching matrix for both low-rank approximation and Hessian approximation for second order optimization. The latter is helpful for a range of constrained optimization problems, such as LASSO and matrix estimation with a nuclear norm constraint. Both approaches achieve good accuracy with a fast running time. Moreover, our experiments suggest that our algorithm can still reduce the error significantly even if we only have a very limited number of training matrices.


翻译:我们考虑素描算法,该算法首先通过乘以随机素描矩阵来压缩数据,然后应用素描快速解决优化问题,例如低秩逼近和回归。在由\cite{indyk2019learning}提出的基于学习的素描范式中,通过选择随机稀疏矩阵(例如CountSketch)来找到素描矩阵,然后通过梯度下降在训练数据集上更新其非零条目的值。尽管关于这一范式的研究日益增多,但一个明显的缺失是,以往算法的非零条目位置是固定的,仅学习其值。在这项工作中,我们首次提出了基于学习的算法,该算法也优化了非零条目的位置。我们提出的第一个算法基于贪心算法。然而,贪心算法的一个缺点是其较慢的训练时间。我们解决了这一问题,并提出了学习素描矩阵的方法,分别用于低秩逼近和二阶优化的Hessian逼近。后者有助于一系列约束优化问题,例如LASSO和具有核范数约束的矩阵估计。这两种方法在快速运行时间内实现了良好的精度。此外,我们的实验表明,即使只有非常有限的训练矩阵,我们的算法仍能显著降低误差。

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
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
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
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
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
1+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
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月23日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月22日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月22日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月21日
VIP会员
最新内容
《人工智能赋能的适应性多功能电磁战》
专知会员服务
9+阅读 · 9月29日
俄乌战场实验室:全面战争如何重塑现代作战
专知会员服务
6+阅读 · 9月29日
2026年美空军协会会议上的无人机系统趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月28日
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
13+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
10+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
9+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
14+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
17+阅读 · 9月22日
相关VIP内容
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
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
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
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员