We study the problem of robustly estimating the mean or location parameter without moment assumptions. We show that for a large class of symmetric distributions, the same error as in the Gaussian setting can be achieved efficiently. The distributions we study include products of arbitrary symmetric one-dimensional distributions, such as product Cauchy distributions, as well as elliptical distributions. For product distributions and elliptical distributions with known scatter (covariance) matrix, we show that given an $\varepsilon$-corrupted sample, we can with probability at least $1-\delta$ estimate its location up to error $O(\varepsilon \sqrt{\log(1/\varepsilon)})$ using $\tfrac{d\log(d) + \log(1/\delta)}{\varepsilon^2 \log(1/\varepsilon)}$ samples. This result matches the best-known guarantees for the Gaussian distribution and known SQ lower bounds (up to the $\log(d)$ factor). For elliptical distributions with unknown scatter (covariance) matrix, we propose a sequence of efficient algorithms that approaches this optimal error. Specifically, for every $k \in \mathbb{N}$, we design an estimator using time and samples $\tilde{O}({d^k})$ achieving error $O(\varepsilon^{1-\frac{1}{2k}})$. This matches the error and running time guarantees when assuming certifiably bounded moments of order up to $k$. For unknown covariance, such error bounds of $o(\sqrt{\varepsilon})$ are not even known for (general) sub-Gaussian distributions. Our algorithms are based on a generalization of the well-known filtering technique. We show how this machinery can be combined with Huber-loss-based techniques to work with projections of the noise that behave more nicely than the initial noise. Moreover, we show how SoS proofs can be used to obtain algorithmic guarantees even for distributions without a first moment. We believe that this approach may find other applications in future works.


翻译:我们研究在无矩假设条件下对均值或位置参数进行鲁棒估计的问题。我们证明,对于一大类对称分布,可以达到与高斯设定相同的误差,且算法高效。所研究的分布包括任意对称一维分布的乘积(如柯西分布乘积)以及椭圆分布。对于已知散布(协方差)矩阵的乘积分布和椭圆分布,我们证明:给定一个$\varepsilon$污染的样本,使用$\tfrac{d\log(d) + \log(1/\delta)}{\varepsilon^2 \log(1/\varepsilon)}$个样本,能以至少$1-\delta$的概率估计其位置,误差至多为$O(\varepsilon \sqrt{\log(1/\varepsilon)})$。这一结果匹配了高斯分布的最优已知保证以及SQ下界(在$\log(d)$因子内)。对于未知散布(协方差)矩阵的椭圆分布,我们提出一系列接近该最优误差的高效算法。具体而言,对每个$k \in \mathbb{N}$,我们设计了一个使用$\tilde{O}({d^k})$时间和样本的估计器,达到$O(\varepsilon^{1-\frac{1}{2k}})$的误差。这匹配了假设存在至多$k$阶可证有界矩时的误差与运行时间保证。对于未知协方差的情况,即使对(一般)次高斯分布,这样的$o(\sqrt{\varepsilon})$误差界此前也未被知晓。我们的算法基于对经典过滤技术的推广。我们展示了如何将该机制与基于Huber损失的技术结合,以处理比初始噪声表现更良好的投影噪声。此外,我们展示了如何利用SoS证明来为甚至没有一阶矩的分布提供算法保证。我们相信这一方法在未来工作中可能找到其他应用。

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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
2+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
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
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
0+阅读 · 2023年12月28日
Arxiv
23+阅读 · 2021年12月19日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
10+阅读 · 2018年4月19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
7+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
5+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
2+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
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
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