The composite quantile regression (CQR) was introduced by Zou and Yuan [Ann. Statist. 36 (2008) 1108--1126] as a robust regression method for linear models with heavy-tailed errors while achieving high efficiency. Its penalized counterpart for high-dimensional sparse models was recently studied in Gu and Zou [IEEE Trans. Inf. Theory 66 (2020) 7132--7154], along with a specialized optimization algorithm based on the alternating direct method of multipliers (ADMM). Compared to the various first-order algorithms for penalized least squares, ADMM-based algorithms are not well-adapted to large-scale problems. To overcome this computational hardness, in this paper we employ a convolution-smoothed technique to CQR, complemented with iteratively reweighted $\ell_1$-regularization. The smoothed composite loss function is convex, twice continuously differentiable, and locally strong convex with high probability. We propose a gradient-based algorithm for penalized smoothed CQR via a variant of the majorize-minimization principal, which gains substantial computational efficiency over ADMM. Theoretically, we show that the iteratively reweighted $\ell_1$-penalized smoothed CQR estimator achieves near-minimax optimal convergence rate under heavy-tailed errors without any moment constraint, and further achieves near-oracle convergence rate under a weaker minimum signal strength condition than needed in Gu and Zou (2020). Numerical studies demonstrate that the proposed method exhibits significant computational advantages without compromising statistical performance compared to two state-of-the-art methods that achieve robustness and high efficiency simultaneously.


翻译:复合分位数回归由Zou和Yuan [Ann. Statist. 36 (2008) 1108–1126]提出,作为针对重尾误差线性模型的一种鲁棒回归方法,同时实现了高统计效率。其在高维稀疏模型下的惩罚版本近期由Gu和Zou [IEEE Trans. Inf. Theory 66 (2020) 7132–7154]研究,并基于交替方向乘子法提出了专用优化算法。与惩罚最小二乘的各种一阶算法相比,基于ADMM的算法难以适用于大规模问题。为克服这一计算困难,本文对复合分位数回归采用卷积平滑技术,并辅以迭代加权$\ell_1$正则化。平滑后的复合损失函数是凸函数、二阶连续可微,且以高概率满足局部强凸性。我们基于最大化-最小化原则的变体,提出了一种梯度类算法求解惩罚平滑复合分位数回归,相较于ADMM显著提升了计算效率。理论方面,我们证明在无任何矩约束的重尾误差下,迭代加权$\ell_1$惩罚平滑复合分位数回归估计量达到近极小化最优收敛速率,并在比Gu和Zou(2020)更弱的最小信号强度条件下进一步达到近乎神谕最优收敛速率。数值实验表明,与两种同时实现鲁棒性和高统计效率的最先进方法相比,所提方法在不牺牲统计性能的前提下展现出显著计算优势。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
3+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2021年12月2日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
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
3+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员