We study robust linear regression in high-dimension, when both the dimension $d$ and the number of data points $n$ diverge with a fixed ratio $\alpha=n/d$, and study a data model that includes outliers. We provide exact asymptotics for the performances of the empirical risk minimisation (ERM) using $\ell_2$-regularised $\ell_2$, $\ell_1$, and Huber losses, which are the standard approach to such problems. We focus on two metrics for the performance: the generalisation error to similar datasets with outliers, and the estimation error of the original, unpolluted function. Our results are compared with the information theoretic Bayes-optimal estimation bound. For the generalization error, we find that optimally-regularised ERM is asymptotically consistent in the large sample complexity limit if one perform a simple calibration, and compute the rates of convergence. For the estimation error however, we show that due to a norm calibration mismatch, the consistency of the estimator requires an oracle estimate of the optimal norm, or the presence of a cross-validation set not corrupted by the outliers. We examine in detail how performance depends on the loss function and on the degree of outlier corruption in the training set and identify a region of parameters where the optimal performance of the Huber loss is identical to that of the $\ell_2$ loss, offering insights into the use cases of different loss functions.


翻译:我们研究了高维情形下鲁棒线性回归问题,其中维度 $d$ 与数据点数量 $n$ 以固定比例 $\alpha=n/d$ 共同发散,并考察了包含离群值的数据模型。针对该问题的标准方法——使用 $\ell_2$ 正则化的 $\ell_2$ 损失、$\ell_1$ 损失以及 Huber 损失的经验风险最小化(ERM),我们给出了其性能的精确渐近分析。我们关注两种性能指标:对含离群值相似数据集的泛化误差,以及对原始无污染函数的估计误差。我们的结果与信息论最优贝叶斯估计界进行了比较。对于泛化误差,我们发现若进行简单校准,最优正则化的 ERM 在大样本复杂度极限下渐近一致,并给出了收敛速率。然而对于估计误差,我们表明由于范数校准失配,估计量的一致性需要预知最优范数的 oracle 估计,或存在未被离群值污染的交差验证集。我们详细考察了性能如何依赖于损失函数以及训练集中离群值污染程度,并识别出一个参数区域,其中 Huber 损失的最优性能与 $\ell_2$ 损失相同,从而为不同损失函数的使用场景提供了洞见。

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
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
1+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
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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月8日
VIP会员
最新内容
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
2+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
5+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
6+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
9+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
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
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
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
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
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
1+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
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
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