We study the algorithmic problem of sparse mean estimation in the presence of adversarial outliers. Specifically, the algorithm observes a \emph{corrupted} set of samples from $\mathcal{N}(\mu,\mathbf{I}_d)$, where the unknown mean $\mu \in \mathbb{R}^d$ is constrained to be $k$-sparse. A series of prior works has developed efficient algorithms for robust sparse mean estimation with sample complexity $\mathrm{poly}(k,\log d, 1/\epsilon)$ and runtime $d^2 \mathrm{poly}(k,\log d,1/\epsilon)$, where $\epsilon$ is the fraction of contamination. In particular, the fastest runtime of existing algorithms is quadratic ($\Omega(d^2)$), which can be prohibitive in high dimensions. This quadratic barrier in the runtime stems from the reliance of these algorithms on the sample covariance matrix, which is of size $d^2$. Our main contribution is an algorithm for robust sparse mean estimation which runs in \emph{subquadratic} time using $\mathrm{poly}(k,\log d,1/\epsilon)$ samples. We also provide analogous results for robust sparse PCA. Our results build on algorithmic advances in detecting weak correlations, a generalized version of the light-bulb problem by Valiant.


翻译:本文研究存在对抗性异常值情况下的稀疏均值估计算法问题。具体而言,算法观测到来自$\mathcal{N}(\mu,\mathbf{I}_d)$的一组被污染的样本,其中未知均值$\mu \in \mathbb{R}^d$受限于为$k$-稀疏。此前一系列工作已开发出高效的稳健稀疏均值估计算法,其样本复杂度为$\mathrm{poly}(k,\log d, 1/\epsilon)$,运行时间为$d^2 \mathrm{poly}(k,\log d,1/\epsilon)$,其中$\epsilon$为污染比例。值得注意的是,现有算法的最快运行时间为二次型($\Omega(d^2)$),在高维场景下可能难以承受。这种运行时间的二次障碍源于这些算法依赖大小为$d^2$的样本协方差矩阵。我们的主要贡献是提出一种稳健稀疏均值估计算法,该算法在$\mathrm{poly}(k,\log d,1/\epsilon)$个样本下实现\textit{亚二次}时间复杂度。同时,我们为稳健稀疏主成分分析提供了类似结果。本研究建立在检测弱相关性的算法进展之上,该问题源自Valiant提出的广义灯泡问题。

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
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
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
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
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
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
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
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
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
4+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
6+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
3+阅读 · 6月17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
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
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
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
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
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