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 > math > arXiv:2108.11872v1

帮助 | 高级搜索

数学 > 统计理论

arXiv:2108.11872v1 (math)
[提交于 2021年8月26日 (此版本) , 最新版本 2022年6月12日 (v2) ]

标题: 比较估计量的类别:在线性模型中,梯度下降何时优于岭回归?

标题: Comparing Classes of Estimators: When does Gradient Descent Beat Ridge Regression in Linear Models?

Authors:Dominic Richards, Edgar Dobriban, Patrick Rebeschini
摘要: 现代从数据中学习的方法依赖于许多调参,例如优化方法中的步长,以及正则化学习方法中的正则化强度。 由于性能可能强烈依赖于这些参数,因此开发 \emph{方法类}之间的比较非常重要,而不仅仅是针对特别调优的参数。 在这里,我们旨在通过 \emph{该类中的最佳方法}的相对性能来比较估计量的类别。 这使我们能够严格量化学习算法的调参敏感性。 作为说明,我们研究了在具有随机各向同性真实参数的标准线性模型中,岭回归在均匀正则化参数网格下的统计估计性能,以及固定步长的梯度下降迭代的性能。 (1) 对于正交设计,我们发现 \emph{精确最小最大最优估计量类},表明它们等于学习率多项式衰减的梯度下降。 我们找到了岭回归和固定步长梯度下降的精确次优性,表明它们的衰减方式为 $1/k$ 或 $1/k^2$,具体取决于 $k$估计量的特定范围。 (2) 对于具有大量非零特征值的一般设计,我们发现当特征值缓慢衰减时(以指数小于1的幂律形式),梯度下降优于岭回归。 如果特征值快速衰减,以指数大于1的幂律形式或指数形式,则我们发现岭回归优于梯度下降。 我们的结果突出了调参的重要性。 特别是,虽然最优调优的岭回归在我们的情况下是最优估计量,但当两者都被限制在有限的正则化网格上进行调优时,它可能会被梯度下降超越。
摘要: Modern methods for learning from data depend on many tuning parameters, such as the stepsize for optimization methods, and the regularization strength for regularized learning methods. Since performance can depend strongly on these parameters, it is important to develop comparisons between \emph{classes of methods}, not just for particularly tuned ones. Here, we take aim to compare classes of estimators via the relative performance of the \emph{best method in the class}. This allows us to rigorously quantify the tuning sensitivity of learning algorithms. As an illustration, we investigate the statistical estimation performance of ridge regression with a uniform grid of regularization parameters, and of gradient descent iterates with a fixed stepsize, in the standard linear model with a random isotropic ground truth parameter. (1) For orthogonal designs, we find the \emph{exact minimax optimal classes of estimators}, showing they are equal to gradient descent with a polynomially decaying learning rate. We find the exact suboptimalities of ridge regression and gradient descent with a fixed stepsize, showing that they decay as either $1/k$ or $1/k^2$ for specific ranges of $k$ estimators. (2) For general designs with a large number of non-zero eigenvalues, we find that gradient descent outperforms ridge regression when the eigenvalues decay slowly, as a power law with exponent less than unity. If instead the eigenvalues decay quickly, as a power law with exponent greater than unity or exponentially, we find that ridge regression outperforms gradient descent. Our results highlight the importance of tuning parameters. In particular, while optimally tuned ridge regression is the best estimator in our case, it can be outperformed by gradient descent when both are restricted to being tuned over a finite regularization grid.
主题: 统计理论 (math.ST) ; 机器学习 (cs.LG); 优化与控制 (math.OC); 机器学习 (stat.ML)
引用方式: arXiv:2108.11872 [math.ST]
  (或者 arXiv:2108.11872v1 [math.ST] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2108.11872
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Dominic Richards [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2021 年 8 月 26 日 16:01:37 UTC (114 KB)
[v2] 星期日, 2022 年 6 月 12 日 12:28:15 UTC (140 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
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
math.ST
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2021-08
切换浏览方式为:
cs
cs.LG
math
math.OC
stat
stat.ML
stat.TH

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