Submodular maximization has found extensive applications in various domains within the field of artificial intelligence, including but not limited to machine learning, computer vision, and natural language processing. With the increasing size of datasets in these domains, there is a pressing need to develop efficient and parallelizable algorithms for submodular maximization. One measure of the parallelizability of a submodular maximization algorithm is its adaptive complexity, which indicates the number of sequential rounds where a polynomial number of queries to the objective function can be executed in parallel. In this paper, we study the problem of non-monotone submodular maximization subject to a knapsack constraint, and propose the first combinatorial algorithm achieving an $(8+\epsilon)$-approximation under $\mathcal{O}(\log n)$ adaptive complexity, which is \textit{optimal} up to a factor of $\mathcal{O}(\log\log n)$. Moreover, we also propose the first algorithm with both provable approximation ratio and sublinear adaptive complexity for the problem of non-monotone submodular maximization subject to a $k$-system constraint. As a by-product, we show that our two algorithms can also be applied to the special case of submodular maximization subject to a cardinality constraint, and achieve performance bounds comparable with those of state-of-the-art algorithms. Finally, the effectiveness of our approach is demonstrated by extensive experiments on real-world applications.


翻译:次模最大化在人工智能领域的多个方向中得到了广泛应用,包括但不限于机器学习、计算机视觉和自然语言处理。随着这些领域中数据集规模的不断增长,开发高效且可并行的次模最大化算法变得日益迫切。衡量次模最大化算法可并行性的一个指标是其自适应复杂度,它表示可以并行执行目标函数多项式次查询的顺序轮数。本文研究了背包约束下的非单调次模最大化问题,并提出了首个组合算法,在 $\mathcal{O}(\log n)$ 的自适应复杂度下达到 $(8+\epsilon)$ 近似比,该复杂度在 $\mathcal{O}(\log\log n)$ 因子内是\textit{最优的}。此外,我们还针对 $k$-系统约束下的非单调次模最大化问题,提出了首个同时具有可证明近似比和次线性自适应复杂度的算法。作为副产品,我们证明了我们的两种算法也可应用于基数约束下的次模最大化这一特例,并且达到了与最先进算法相当的性能界限。最后,通过在现实应用中的大量实验验证了我们方法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
46+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2023年8月28日
Arxiv
13+阅读 · 2021年3月29日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4日
VIP会员
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关论文
Arxiv
11+阅读 · 2023年8月28日
Arxiv
13+阅读 · 2021年3月29日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4日
相关基金
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
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
46+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员