In this paper we develop accelerated first-order methods for convex optimization with locally Lipschitz continuous gradient (LLCG), which is beyond the well-studied class of convex optimization with Lipschitz continuous gradient. In particular, we first consider unconstrained convex optimization with LLCG and propose accelerated proximal gradient (APG) methods for solving it. The proposed APG methods are equipped with a verifiable termination criterion and enjoy an operation complexity of ${\cal O}(\varepsilon^{-1/2}\log \varepsilon^{-1})$ and ${\cal O}(\log \varepsilon^{-1})$ for finding an $\varepsilon$-residual solution of an unconstrained convex and strongly convex optimization problem, respectively. We then consider constrained convex optimization with LLCG and propose an first-order proximal augmented Lagrangian method for solving it by applying one of our proposed APG methods to approximately solve a sequence of proximal augmented Lagrangian subproblems. The resulting method is equipped with a verifiable termination criterion and enjoys an operation complexity of ${\cal O}(\varepsilon^{-1}\log \varepsilon^{-1})$ and ${\cal O}(\varepsilon^{-1/2}\log \varepsilon^{-1})$ for finding an $\varepsilon$-KKT solution of a constrained convex and strongly convex optimization problem, respectively. All the proposed methods in this paper are parameter-free or almost parameter-free except that the knowledge on convexity parameter is required. In addition, preliminary numerical results are presented to demonstrate the performance of our proposed methods. To the best of our knowledge, no prior studies were conducted to investigate accelerated first-order methods with complexity guarantees for convex optimization with LLCG. All the complexity results obtained in this paper are new.


翻译:本文针对梯度局部Lipschitz连续(LLCG)的凸优化问题,提出了加速一阶方法,突破了传统梯度全局Lipschitz连续凸优化的研究范畴。首先,考虑无约束LLCG凸优化问题,提出加速近端梯度(APG)方法进行求解。所提APG方法配备可验证的终止准则,在寻找无约束凸优化问题的$\varepsilon$-残差解时具有${\cal O}(\varepsilon^{-1/2}\log \varepsilon^{-1})$的操作复杂度,而对于强凸优化问题则达到${\cal O}(\log \varepsilon^{-1})$复杂度。继而,针对约束LLCG凸优化问题,提出一阶近端增广拉格朗日方法,通过将所提APG方法之一应用于近似求解一系列近端增广拉格朗日子问题来实现求解。该方法同样配备可验证终止准则,在寻找约束凸优化问题的$\varepsilon$-KKT解时具有${\cal O}(\varepsilon^{-1}\log \varepsilon^{-1})$复杂度,而对于约束强凸优化问题则达到${\cal O}(\varepsilon^{-1/2}\log \varepsilon^{-1})$复杂度。本文所有方法均为无参数或近乎无参数(除需已知凸性参数外)。此外,给出初步数值实验结果以验证所提方法的性能。据我们所知,此前尚无研究探讨具有复杂度保证的LLCG凸优化加速一阶方法。本文所有复杂度结果均为新成果。

0
下载
关闭预览

相关内容

【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
73+阅读 · 2022年9月30日
【NeurIPS2022】黎曼扩散模型
专知会员服务
43+阅读 · 2022年9月15日
专知会员服务
13+阅读 · 2021年10月12日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年6月24日
专知会员服务
23+阅读 · 2021年6月22日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
已删除
将门创投
11+阅读 · 2019年7月4日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15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
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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
1+阅读 · 2012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
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 · 2009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5月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月26日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
10+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
相关VIP内容
【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
73+阅读 · 2022年9月30日
【NeurIPS2022】黎曼扩散模型
专知会员服务
43+阅读 · 2022年9月15日
专知会员服务
13+阅读 · 2021年10月12日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年6月24日
专知会员服务
23+阅读 · 2021年6月22日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
相关基金
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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
1+阅读 · 2012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
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 · 2009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