Data-driven algorithm design is a promising, learning-based approach for beyond worst-case analysis of algorithms with tunable parameters. An important open problem is the design of computationally efficient data-driven algorithms for combinatorial algorithm families with multiple parameters. As one fixes the problem instance and varies the parameters, the "dual" loss function typically has a piecewise-decomposable structure, i.e. is well-behaved except at certain sharp transition boundaries. In this work we initiate the study of techniques to develop efficient ERM learning algorithms for data-driven algorithm design by enumerating the pieces of the sum dual loss functions for a collection of problem instances. The running time of our approach scales with the actual number of pieces that appear as opposed to worst case upper bounds on the number of pieces. Our approach involves two novel ingredients -- an output-sensitive algorithm for enumerating polytopes induced by a set of hyperplanes using tools from computational geometry, and an execution graph which compactly represents all the states the algorithm could attain for all possible parameter values. We illustrate our techniques by giving algorithms for pricing problems, linkage-based clustering and dynamic-programming based sequence alignment.


翻译:数据驱动算法设计是一种有前景的、基于学习的方法,用于对具有可调参数的算法进行超越最坏情况的分析。一个重要开放问题是为具有多个参数的组合算法族设计计算高效的数据驱动算法。当固定问题实例并变化参数时,“对偶”损失函数通常具有分段可分解结构,即在某些尖锐的转变边界之外表现良好。本文中,我们首次系统研究了通过枚举一组问题实例的总对偶损失函数的分段来开发数据驱动算法设计的有效经验风险最小化学习算法的技术。我们方法的运行时间与实际出现的分段数量成比例,而非分段数量的最坏情况上界。我们的方法包含两个创新要素——利用计算几何工具对由超平面集合诱导的多面体进行输出敏感枚举的算法,以及一个紧凑表示算法在所有可能参数值下可能达到的所有状态的执行图。我们通过为定价问题、基于链接的聚类和基于动态规划的序列对齐设计算法来展示我们的技术。

0
下载
关闭预览

相关内容

损失函数,在AI中亦称呼距离函数,度量函数。此处的距离代表的是抽象性的,代表真实数据与预测数据之间的误差。损失函数(loss function)是用来估量你模型的预测值f(x)与真实值Y的不一致程度,它是一个非负实值函数,通常使用L(Y, f(x))来表示,损失函数越小,模型的鲁棒性就越好。损失函数是经验风险函数的核心部分,也是结构风险函数重要组成部分。
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
【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
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
3+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
1+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
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月11日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
9+阅读 · 6月17日
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
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
3+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
1+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