Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2407.05286

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 机器学习

arXiv:2407.05286 (cs)
[提交于 2024年7月7日 ]

标题: Stability and Generalization for Stochastic Recursive Momentum-based Algorithms for (Strongly-)Convex One to $K$-Level Stochastic Optimizations

标题: Stability and Generalization for Stochastic Recursive Momentum-based Algorithms for (Strongly-)Convex One to $K$-Level Stochastic Optimizations

Authors:Xiaokang Pan, Xingyu Li, Jin Liu, Tao Sun, Kai Sun, Lixing Chen, Zhe Qu
摘要: 基于STOchastic Recursive Momentum (STORM)的算法已被广泛开发,用于解决一至$K$级($K \geq 3$)的随机优化问题。 具体而言,它们使用估计器来缓解有偏梯度问题,并实现接近最优的收敛结果。 然而,关于它们泛化性能的研究相对较少,特别是在从一至$K$级优化情境过渡时尤为明显。 本文对三种典型的基于STORM的算法:STORM、COVER和SVMR,在凸和强凸设置下,针对一、二和$K$级随机优化问题进行了全面的泛化分析。 首先,我们定义了$K$级优化的稳定性,并将其与泛化联系起来。 然后,我们详细阐述了三种突出的基于STORM的算法的稳定性结果。 最后,我们通过平衡稳定性结果与优化误差推导出它们的过量风险界。 我们的理论结果为完善基于STORM的算法提供了有力证据:(1) 每个估计器可能由于方差而降低其稳定性,这取决于其估计目标。 (2) 每增加一级可能会加剧泛化误差,这受到其累积随机梯度与真实梯度之间稳定性与方差的影响。 (3) 增加初始估计器计算的批量大小可以带来有利的权衡,从而提高泛化性能。
摘要: STOchastic Recursive Momentum (STORM)-based algorithms have been widely developed to solve one to $K$-level ($K \geq 3$) stochastic optimization problems. Specifically, they use estimators to mitigate the biased gradient issue and achieve near-optimal convergence results. However, there is relatively little work on understanding their generalization performance, particularly evident during the transition from one to $K$-level optimization contexts. This paper provides a comprehensive generalization analysis of three representative STORM-based algorithms: STORM, COVER, and SVMR, for one, two, and $K$-level stochastic optimizations under both convex and strongly convex settings based on algorithmic stability. Firstly, we define stability for $K$-level optimizations and link it to generalization. Then, we detail the stability results for three prominent STORM-based algorithms. Finally, we derive their excess risk bounds by balancing stability results with optimization errors. Our theoretical results provide strong evidence to complete STORM-based algorithms: (1) Each estimator may decrease their stability due to variance with its estimation target. (2) Every additional level might escalate the generalization error, influenced by the stability and the variance between its cumulative stochastic gradient and the true gradient. (3) Increasing the batch size for the initial computation of estimators presents a favorable trade-off, enhancing the generalization performance.
主题: 机器学习 (cs.LG) ; 优化与控制 (math.OC)
引用方式: arXiv:2407.05286 [cs.LG]
  (或者 arXiv:2407.05286v1 [cs.LG] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.05286
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Xiaokang Pan [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2024 年 7 月 7 日 07:07:04 UTC (194 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
查看许可
当前浏览上下文:
cs.LG
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2024-07
切换浏览方式为:
cs
math
math.OC

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号