Recent work of Klivans, Stavropoulos, and Vasilyan initiated the study of testable learning with distribution shift (TDS learning), where a learner is given labeled samples from training distribution $\mathcal{D}$, unlabeled samples from test distribution $\mathcal{D}'$, and the goal is to output a classifier with low error on $\mathcal{D}'$ whenever the training samples pass a corresponding test. Their model deviates from all prior work in that no assumptions are made on $\mathcal{D}'$. Instead, the test must accept (with high probability) when the marginals of the training and test distributions are equal. Here we focus on the fundamental case of intersections of halfspaces with respect to Gaussian training distributions and prove a variety of new upper bounds including a $2^{(k/\epsilon)^{O(1)}} \mathsf{poly}(d)$-time algorithm for TDS learning intersections of $k$ homogeneous halfspaces to accuracy $\epsilon$ (prior work achieved $d^{(k/\epsilon)^{O(1)}}$). We work under the mild assumption that the Gaussian training distribution contains at least an $\epsilon$ fraction of both positive and negative examples ($\epsilon$-balanced). We also prove the first set of SQ lower-bounds for any TDS learning problem and show (1) the $\epsilon$-balanced assumption is necessary for $\mathsf{poly}(d,1/\epsilon)$-time TDS learning for a single halfspace and (2) a $d^{\tilde{\Omega}(\log 1/\epsilon)}$ lower bound for the intersection of two general halfspaces, even with the $\epsilon$-balanced assumption. Our techniques significantly expand the toolkit for TDS learning. We use dimension reduction and coverings to give efficient algorithms for computing a localized version of discrepancy distance, a key metric from the domain adaptation literature.


翻译:Klivans、Stavropoulos和Vasilyan近期的工作开创了带分布偏移的可测试学习(TDS学习)研究。在该框架中,学习者获得来自训练分布$\mathcal{D}$的带标签样本和来自测试分布$\mathcal{D}'$的无标签样本,目标是在训练样本通过相应测试时,输出一个在$\mathcal{D}'$上具有低误差的分类器。该模型与以往所有工作的区别在于:无需对$\mathcal{D}'$施加任何假设,取而代之的是——当训练分布与测试分布的边缘分布相等时,测试必须以高概率接受。本文聚焦于高斯训练分布下半空间交集这一基础案例,证明了多种新的上界,包括一个$2^{(k/\epsilon)^{O(1)}} \mathsf{poly}(d)$时间复杂度的算法,用于TDS学习$k$个齐次半空间的交集达到精度$\epsilon$(此前工作需$d^{(k/\epsilon)^{O(1)}}$)。我们在温和假设下开展工作:高斯训练分布中至少包含$\epsilon$比例的正例和负例($\epsilon$-平衡)。此外,我们证明了TDS学习问题的首批SQ下界,并表明:(1)对于单个半空间的TDS学习,$\epsilon$-平衡假设是实现$\mathsf{poly}(d,1/\epsilon)$时间算法所必需的;(2)即使施加$\epsilon$-平衡假设,两个一般半空间的交集存在$d^{\tilde{\Omega}(\log 1/\epsilon)}$的下界。我们的方法显著扩展了TDS学习的工具集,通过维度约简与覆盖技术,为计算域适应文献中的核心度量——局部化版本差异距离——提供了高效算法。

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
【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
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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
VIP会员
最新内容
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:21
CVPR 2026教程:统一多模态模型走向收敛之路
专知会员服务
6+阅读 · 6月8日
《人工智能在网络防御中的机遇》
专知会员服务
6+阅读 · 6月8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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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