In this work, we improve on the upper and lower bounds for the regret of online learning with strongly observable undirected feedback graphs. The best known upper bound for this problem is $\mathcal{O}\bigl(\sqrt{\alpha T\ln K}\bigr)$, where $K$ is the number of actions, $\alpha$ is the independence number of the graph, and $T$ is the time horizon. The $\sqrt{\ln K}$ factor is known to be necessary when $\alpha = 1$ (the experts case). On the other hand, when $\alpha = K$ (the bandits case), the minimax rate is known to be $\Theta\bigl(\sqrt{KT}\bigr)$, and a lower bound $\Omega\bigl(\sqrt{\alpha T}\bigr)$ is known to hold for any $\alpha$. Our improved upper bound $\mathcal{O}\bigl(\sqrt{\alpha T(1+\ln(K/\alpha))}\bigr)$ holds for any $\alpha$ and matches the lower bounds for bandits and experts, while interpolating intermediate cases. To prove this result, we use FTRL with $q$-Tsallis entropy for a carefully chosen value of $q \in [1/2, 1)$ that varies with $\alpha$. The analysis of this algorithm requires a new bound on the variance term in the regret. We also show how to extend our techniques to time-varying graphs, without requiring prior knowledge of their independence numbers. Our upper bound is complemented by an improved $\Omega\bigl(\sqrt{\alpha T(\ln K)/(\ln\alpha)}\bigr)$ lower bound for all $\alpha > 1$, whose analysis relies on a novel reduction to multitask learning. This shows that a logarithmic factor is necessary as soon as $\alpha < K$.


翻译:在这项工作中,我们改进了关于具有强可观测无向反馈图的在线学习遗憾的上界和下界。该问题已知的最佳上界为 $\mathcal{O}\bigl(\sqrt{\alpha T\ln K}\bigr)$,其中 $K$ 是动作数量,$\alpha$ 是图的独立数,$T$ 是时间范围。当 $\alpha = 1$(专家情形)时,$\sqrt{\ln K}$ 因子被认为是必要的。另一方面,当 $\alpha = K$(赌博机情形)时,极小化极大速率已知为 $\Theta\bigl(\sqrt{KT}\bigr)$,且对于任意 $\alpha$,已知存在下界 $\Omega\bigl(\sqrt{\alpha T}\bigr)$。我们改进后的上界 $\mathcal{O}\bigl(\sqrt{\alpha T(1+\ln(K/\alpha))}\bigr)$ 适用于任意 $\alpha$,并匹配了赌博机和专家情形下的下界,同时插值了中间情形。为了证明这一结果,我们使用了带有 $q$-Tsallis 熵的 FTRL 方法,其中 $q \in [1/2, 1)$ 的值根据 $\alpha$ 精心选取。该算法的分析需要对遗憾中的方差项进行新的界定。我们还展示了如何将我们的技术推广到时变图,且无需预先知道其独立数。我们的上界由一个改进的 $\Omega\bigl(\sqrt{\alpha T(\ln K)/(\ln\alpha)}\bigr)$ 下界(对所有 $\alpha > 1$)补充,其分析依赖于一种新颖的归约到多任务学习的方法。这表明,一旦 $\alpha < K$,对数因子就是必要的。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
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
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月10日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月8日
VIP会员
最新内容
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
2+阅读 · 51分钟前
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:33
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
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
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
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员