探索理论机器学习中的优化与博弈论

论文探讨了理论机器学习中的优化、博弈论及泛化界的关键问题与新方法。

原文标题:【阿姆斯特丹博士论文】优化、博弈与泛化界

原文作者:数据派THU

冷月清谈:

本文探讨了理论机器学习中的多个重要议题,聚焦于优化问题、博弈论及泛化界。文章分为三个部分,第一部分主要分析了机器学习中的在线凸优化问题,提供了针对随机学习与对抗学习间的新遗憾界和一阶算法在时变变分不等式上的新见解。这些研究与强凸优化问题和时变博弈相关,形成相互关联的理论基础。第二部分则致力于算法与数据的泛化保证,通过新的Rademacher复杂性定义,探讨了算法输出集合的几何解释及其分形维度。最后,第三部分提出了零和博弈中纳什均衡计算的查询复杂性的下界,并引入了一种新的在线可行点方法,确保在广义博弈中收敛至均衡点并保持可行性。这项研究为深入理解理论机器学习提供了新的视角与方法论。

怜星夜思:

1、在机器学习中,优化与博弈论的结合有什么实际应用吗?
2、泛化界对于机器学习的模型选择有多大影响?
3、关于纳什均衡的理论探索,有哪些未来的研究方向?

原文内容

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来源:专知

本文约1000字,建议阅读5分钟

本论文探讨了理论机器学习的多个方面,特别是关于优化、博弈论和泛化界的研究。


本论文探讨了理论机器学习的多个方面,特别是关于优化、博弈论和泛化界的研究。因此,论文分为三个部分:
第一部分 关注机器学习中的优化问题。具体而言,我们为介于随机学习和对抗学习问题之间的在线凸优化问题提供了新的遗憾界。此外,我们对多种一阶算法在时变变分不等式上的行为提供了新的见解。这些结果与强凸优化问题的动态遗憾界以及时变博弈的平衡追踪保证相关,因此也与第三部分(关于机器学习中的博弈论方面)的研究有关。在第三部分中,我们首次提出了零和博弈中计算纳什均衡的查询复杂性的非平凡下界。此外,我们为广义纳什均衡问题引入了一种在线可行点方法。对于广义博弈的一个子类,我们证明了该方法可以保证收敛到广义纳什均衡,同时在所有迭代中保持可行性。
第二部分 研究了算法和数据相关的泛化保证。通过引入一种新的算法依赖的Rademacher复杂性定义,我们推导出了与算法输出集合的分形维度相关的几何解释性界限。


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今日头条:数据派THU


未来的研究可以尝试将纳什均衡与更复杂的博弈进行结合,比如大规模多智能体博弈,这样需要新算法来求解。

可以关注如何将纳什均衡应用于实际问题,特别是在市场经济、网络安全等领域,探索其计算的可行性与效率。

我觉得还可以研究不完美信息博弈中的纳什均衡,比如在不完全信息的情况下如何能够快速地找到均衡点,从而提高决策效率。

当然有,比如在对抗性训练中,优化算法需要在面对攻击者策略时进行调整,这实际上是在进行博弈。

我认为这主要体现在强化学习中,特别是多智能体系统中,它们的交互本质上就是一种博弈,优化策略是确保 agents 能够共同学习的重要手段。

可以看看AlphaGo与围棋的关系,不同策略间的博弈和优化思维密不可分,这样的结合让算法在复杂环境中能够更好地适应。

泛化界能帮助我们评估机器学习模型在新数据上的表现,直接影响我们在训练与验证时的模型选择。

确实,泛化能力差的模型在实际应用中常常会导致劣质结果,因此理解泛化界能够指导我们更好地选择和调优模型。

泛化界的研究对模型选择至关重要,尤其是在面对高维数据时。可以通过调优方法来确保模型不仅能很好地拟合训练数据,还能在新数据中保持性能。