We consider an online learning problem in environments with multiple change points. In contrast to the single change point problem that is widely studied using classical "high confidence" detection schemes, the multiple change point environment presents new learning-theoretic and algorithmic challenges. Specifically, we show that classical methods may exhibit catastrophic failure (high regret) due to a phenomenon we refer to as endogenous confounding. To overcome this, we propose a new class of learning algorithms dubbed Anytime Tracking CUSUM (ATC). These are horizon-free online algorithms that implement a selective detection principle, balancing the need to ignore "small" (hard-to-detect) shifts, while reacting "quickly" to significant ones. We prove that the performance of a properly tuned ATC algorithm is nearly minimax-optimal; its regret is guaranteed to closely match a novel information-theoretic lower bound on the achievable performance of any learning algorithm in the multiple change point problem. Experiments on synthetic as well as real-world data validate the aforementioned theoretical findings.


翻译:我们考虑存在多个变化点的在线学习问题。与广泛采用经典“高置信度”检测方案研究的单一变化点问题不同,多变化点环境带来了新的学习理论与算法挑战。具体而言,我们证明经典方法可能因一种称为“内生混淆”的现象而出现灾难性失效(高遗憾值)。为解决此问题,我们提出一类新的学习算法,命名为“任意时刻跟踪CUSUM”(ATC)。这些算法是无时间视界的在线算法,实现了一种选择性检测原则,平衡了忽略“微小”(难以检测)变化的必要性与快速响应显著变化的需求。我们证明,经过恰当调参的ATC算法的性能近乎最优极小化;其遗憾值被严密保证契合多变化点问题中任何学习算法可达到性能的新颖信息论下界。在合成数据与真实数据上的实验验证了上述理论发现。

0
下载
关闭预览

相关内容

【阿姆斯特丹博士论文】在视觉挑战条件下的多模态学习
分析学习和训练环境的多模态方法
专知会员服务
10+阅读 · 2024年9月1日
港中文等最新《多模态元学习》综述论文
专知会员服务
124+阅读 · 2021年10月8日
最新《多任务学习》综述,39页pdf
专知
28+阅读 · 2020年7月10日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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 · 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
5+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
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
0+阅读 · 24分钟前
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
0+阅读 · 34分钟前
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
0+阅读 · 49分钟前
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
相关基金
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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 · 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
5+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
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员