×

折叠凹惩罚稀疏线性回归:稀疏性、统计性能和局部解的算法理论。 (英语) Zbl 1386.90116号

摘要:本文涉及折叠凹惩罚稀疏线性回归(FCPSLR),一类流行的稀疏恢复方法。虽然FCPSLR在全局求解时会产生理想的恢复性能,但计算全局解决方案是NP完成的。尽管对局部极小值问题或基于FCPSLR的特定学习算法进行了一些现有的统计性能分析,但已知可接受完全多项式时间近似方案(FPTAS)的局部解是否足以确保统计性能,仍然是一个悬而未决的问题,以及这种统计性能是否可以在计算程序的具体设计上不相关。为了解决这些问题,本文给出了以下三个方面的结果:(1)在某些条件下,任何局部解(驻点)都是一个稀疏估计量。(2) 也许更重要的是,任何满足有效子空间二阶必要条件\(((\text{S}^3\text{ONC}))弱于二阶KKT条件,在以高概率逼近真参数时产生有界误差。此外,如果最小信号强度足够,\(\text{S}^3\text{ONC}\)解决方案可能会恢复oracle解决方案。该结果还表明,在求解FCPSLR的非凸规划公式时,提高统计性能的目标与最小化次优间隙的优化准则是一致的。(3) 我们将(2)应用于FCPSLR的特殊情况极小极大凹罚并在限制特征值条件下,任何具有比Lasso解决方案更好的目标值的\(\text{S}^3\text{ONC}\)解决方案都需要强大的oracle属性。此外,这样的解决方案会生成模型误差(ME)可与给定足够样本大小的最佳指数时间稀疏估计量相比较,而最坏情况下的ME一般可与拉索近似。此外,为了保证\(\text{S}^3\text{ONC}\)承认FPTAS。

MSC公司:

90C26型 非凸规划,全局优化
90 C90 数学规划的应用
62J05型 线性回归;混合模型
62J07型 岭回归;收缩估计器(拉索)
65年第68季度 算法和问题复杂性分析
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Adamczak,R.,Litvak,A.,Pajor,A.,Tomczak-Jaegermann,N.:对数压缩系综中经验协方差矩阵收敛性的定量估计。美国数学杂志。Soc.234535-561(2010年)·Zbl 1206.60006号
[2] Bertsimas,D.,Mazumder,R.:通过现代优化的最小分位数回归。Ann.Stat.42,2494-2525(2014年)·Zbl 1302.62154号 ·doi:10.1214/14-AOS1223
[3] Bian,W.,Chen,X.:非Lipschitz约束优化问题的最优性条件和复杂性。http://www.polyu.edu.hk/ama/staff/xjchen/OCT26 (2014) ·Zbl 1195.62035号
[4] Bian,W.,Chen,X.,Ye,Y.:非Lipschitz和非凸最小化内点算法的复杂性分析。数学。程序。A 149301-327(2015)·Zbl 1318.90075号 ·doi:10.1007/s10107-014-0753-5
[5] Bickel,P.J.、Ritov,Y.、Tsybakov,A.B.:Lasso和Dantzig选择器的同时分析。Ann.Stat.37,1705-1732(2009年)·Zbl 1173.62022号 ·doi:10.1214/08-AOS620
[6] Candés,E.,Tao,T.:线性编程解码。IEEE传输。信息理论。51(12), 4203-4215 (2005) ·兹比尔1264.94121 ·doi:10.1109/TIT.2005.858979
[7] Cartis,C.,Gould,N.I.M.,Toint,P.I.:无约束优化的自适应立方正则化方法。第一部分:动机、收敛性和数值结果。数学。掠夺。A 127、245-295(2011)·Zbl 1229.90192号 ·doi:10.1007/s10107-009-0286-5
[8] Chen,X.,Ge,D.,Wang,Z.,Ye,Y.:无约束L\[22\]-L\[_{\mathbf{p}}\]p最小化的复杂性。数学。掠夺。A.143、371-383(2014)·Zbl 1285.90039号 ·doi:10.1007/s10107-012-0613-0
[9] Chen,X.,Xu,F.,Ye,Y.:L\[_22\]-L\[mathbf{p}\]p极小化解中非零项的下限理论。SIAM J.科学。计算。32(5), 2832-2852 (2010) ·Zbl 1242.90174号 ·数字对象标识代码:10.1137/090761471
[10] Fan,J.,Li,R.:通过非冲突惩罚似然及其预言属性进行变量选择。《美国统计协会期刊》96,1348-1360(2001)·Zbl 1073.62547号 ·doi:10.19198/0162114501753382273
[11] Fan,J.,Lv,J.:具有NP维度的非凹惩罚似然。IEEE传输。《信息论》57,5467-5484(2011)·Zbl 1365.62277号 ·doi:10.1109/TIT.2011.2158486
[12] Fan,J.、Lv,J.和Qi,L.:经济学中的稀疏高维模型。每年。经济评论。3, 291-317 (2011) ·doi:10.1146/anurev-economics-061109-080451
[13] Fan,J.,Xue,L.,Zou,H.:折叠凹惩罚估计的强预言最优性。Ann.Stat.42(3),819-849(2014)·Zbl 1305.62252号 ·doi:10.1214/13-AOS1198
[14] Ge,D.,Wang,Z.,Ye,Y.,Yin,H.:带凹罚函数的正则化Lq最小化问题的强NP-hardeness结果。arxiv:1501.00622v1(2015)·Zbl 1302.62066号
[15] Hunter,D.,Li,R.:使用MM算法的变量选择。Ann.Stat.331617-1642(2005)·Zbl 1078.62028号 ·doi:10.1214/009053605000000200
[16] Hsu,D.,Kakade,S.M.,Zhang,T.:岭回归的随机设计分析。arXiv:1106.2363v2。(2014) ·Zbl 1298.62120号
[17] Hsu,D.,Kakade,S.M.,Zhang,T.:二次型次高斯随机向量的尾部不等式。电子。Commun公司。普罗巴伯。17(52), 1-6 (2012) ·Zbl 1309.60017号
[18] 霍,X.,陈,J.:惩罚似然估计的复杂性。J.统计计算。模拟。80(7), 747-759 (2010) ·Zbl 1195.62035号 ·网址:10.1080/00949650902773544
[19] Liu,H.,Yao,T.,Li,R.:折凹惩罚非凸学习的全局解。Ann.Stat.44(2),629-659(2016)·Zbl 1337.62163号 ·doi:10.1214/15-AOS1380
[20] Liu,H.,Yao,T.,Li,R.,Ye,Y.:折叠凹惩罚稀疏线性回归的电子伴侣:局部解的稀疏性、统计性能和算法理论(2017)·Zbl 1386.90116号
[21] Loh,P.-L.,Wainwright,M.J.:非凸正则M-估计量:局部最优的统计和算法理论。J.马赫。学习。第16号决议,559-616(2015年)·Zbl 1360.62276号
[22] Negahban,S.N.,Ravikumar,P.,Wainwright,M.J.,Yu,B.:具有可分解正则化子的M估计量高维分析的统一框架。统计科学。27(4),538-557(2012)·兹比尔1331.62350 ·doi:10.1214/12-STS400
[23] 于内斯特罗夫。,Polyak,B.T.:牛顿方法的立方正则化及其全局性能。数学。程序。108(1), 177-205 (2006) ·Zbl 1142.90500 ·doi:10.1007/s10107-006-0706-8
[24] Raskutti,G.,Wainwright,M.,Yu,B.:相关高斯设计的受限零空间和特征值特性。J.马赫。学习。第11号决议,2241-2259(2010年)·Zbl 1242.62071号
[25] Rudelson,M.,Zhou,S.:各向异性随机测量的重建。IEEE传输。《信息论》59(6),3434-3447(2013)·Zbl 1364.94158号 ·doi:10.1109/TIT.2013.2243201
[26] Raskutti,G.,Wainwright,M.J.,Yu,B.:高维线性回归在[\ell_q\]Уq平衡上的最小估计率。IEEE传输。《信息论》57(10),6976-6994(2011)·Zbl 1365.62276号 ·doi:10.1109/TIT.2011.2165799
[27] Tibshirani,R.:通过拉索进行回归收缩和选择。J.R.Stat.Soc.B 58(1),267-288(1996)·Zbl 0850.62538号
[28] van de Geer,S.A.,Bühlmann,P.:关于用于证明Lasso预言结果的条件。电子。J.Stat.3,1360-1392(2009年)·Zbl 1327.62425号 ·doi:10.1214/09-EJS506
[29] Vavasis,S.A.:二次规划在NP.Inf.过程中。莱特。36, 73-77 (1990) ·Zbl 0719.90052号 ·doi:10.1016/0020-0190(90)90100-C
[30] Vershynin,R.:样本协方差矩阵与实际协方差矩阵的接近程度。arXiv:1004.3484v2(2010)·Zbl 1365.62208号
[31] Wang,L.,Kim,Y.,Li,R.:校准超高维非凸惩罚回归。Ann.Stat.41(5),2505-2536(2013)·Zbl 1281.62106号 ·doi:10.1214/13-AOS1159
[32] Wang,Z.,Liu,H.,Zhang,T.:稀疏非凸学习问题的最优计算和统计收敛率。Ann.Stat.42(6),2164-2201(2014)·Zbl 1302.62066号 ·doi:10.1214/14-AOS1238
[33] Ye,Y.:关于非凸二次规划的仿射缩放算法。数学。程序。56, 285-300 (1992) ·Zbl 0767.90065号 ·doi:10.1007/BF01580903
[34] Ye,Y.:关于二次规划的KKT点逼近的复杂性。数学。程序。195-211年(1998年)·Zbl 0894.90117号 ·doi:10.1007/BF01581726
[35] Zhang,C.:极小极大凹罚下的几乎无偏变量选择。Ann.Stat.28,894-942(2010年)·Zbl 1183.62120号 ·doi:10.1214/09-AOS729
[36] Zhang,Y.,Wainwright,M.J.,Jordan,M.I.:稀疏线性回归多项式时间算法性能的下限。JMLR:工作。确认程序。35, 1-18 (2014)
[37] 张,C.,张,T.:高维稀疏估计问题的凹正则化的一般理论。统计科学。27(4), 576-593 (2012) ·Zbl 1331.62353号 ·doi:10.1214/12-STS399
[38] Zhou,S.:次高斯随机矩阵的限制特征值条件。arXiv:0912.4045v2(2009)·Zbl 1142.62027号
[39] Zou,H.,Li,R.:非凹陷惩罚似然模型中的一步稀疏估计。Ann.Stat.361509-1533(2008)·Zbl 1142.62027号 ·doi:10.1214/09053607000000802
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。