We study the problem of learning vector-valued linear predictors: these are prediction rules parameterized by a matrix that maps an $m$-dimensional feature vector to a $k$-dimensional target. We focus on the fundamental case with a convex and Lipschitz loss function, and show several new theoretical results that shed light on the complexity of this problem and its connection to related learning models. First, we give a tight characterization of the sample complexity of Empirical Risk Minimization (ERM) in this setting, establishing that $\smash{\widetilde{\Omega}}(k/\epsilon^2)$ examples are necessary for ERM to reach $\epsilon$ excess (population) risk; this provides for an exponential improvement over recent results by Magen and Shamir (2023) in terms of the dependence on the target dimension $k$, and matches a classical upper bound due to Maurer (2016). Second, we present a black-box conversion from general $d$-dimensional Stochastic Convex Optimization (SCO) to vector-valued linear prediction, showing that any SCO problem can be embedded as a prediction problem with $k=\Theta(d)$ outputs. These results portray the setting of vector-valued linear prediction as bridging between two extensively studied yet disparate learning models: linear models (corresponds to $k=1$) and general $d$-dimensional SCO (with $k=\Theta(d)$).


翻译:我们研究学习向量值线性预测器的问题:这类预测规则由一个矩阵参数化,将 $m$ 维特征向量映射到 $k$ 维目标。我们聚焦于具有凸且Lipschitz损失函数的基本情形,并给出若干新的理论结果,以阐明该问题的复杂度及其与相关学习模型的联系。首先,我们对该设定下经验风险最小化(ERM)的样本复杂度给出了紧确刻画,证明ERM达到 $\epsilon$ 超额(总体)风险需要 $\smash{\widetilde{\Omega}}(k/\epsilon^2)$ 个样本;这在目标维度 $k$ 的依赖关系上较Magen与Shamir(2023)的最新结果实现了指数级改进,且与Maurer(2016)的经典上界相匹配。其次,我们提出一种从一般 $d$ 维随机凸优化(SCO)到向量值线性预测的黑盒转换,表明任何SCO问题均可嵌入为具有 $k=\Theta(d)$ 个输出的预测问题。这些结果将向量值线性预测设定描绘为连接两个被广泛研究却迥异的学习模型的桥梁:线性模型(对应 $k=1$)与一般 $d$ 维SCO(对应 $k=\Theta(d)$)。

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
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
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
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
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
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
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
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
1+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Transformers in Remote Sensing: A Survey
Arxiv
25+阅读 · 2022年9月2日
Phase-aware Speech Enhancement with Deep Complex U-Net
VIP会员
相关VIP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
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
相关资讯
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
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
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
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
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
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
1+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员