已经表明(Amuru等人,2015年),可以有效地使用在线学习算法选择最佳的物理层参数,以与数字调制方案进行阻塞,而无需先前了解受害者的传播策略。但是,这个学习问题涉及解决一个可以非常大的混合动作空间的多军匪徒问题。结果,与最佳干扰策略的融合可能会很慢,尤其是当受害者和干扰器的符号不是完全同步时。在这项工作中,我们通过引入线性强盗算法来解决样本效率问题,该算法说明了动作之间固有的相似性。此外,我们提出了上下文特征,这些特征非常适合非连锁处理问题的统计特征,并且与先前的ART相比,表现出明显改善的收敛行为。此外,我们展示了如何将有关受害者传播的先验知识无缝整合到学习框架中。我们最终讨论了渐近状态的局限性。
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我们探索了一个新的强盗实验模型,其中潜在的非组织序列会影响武器的性能。上下文 - 统一算法可能会混淆,而那些执行正确的推理面部信息延迟的算法。我们的主要见解是,我们称之为Deconfounst Thompson采样的算法在适应性和健壮性之间取得了微妙的平衡。它的适应性在易于固定实例中带来了最佳效率,但是在硬性非平稳性方面显示出令人惊讶的弹性,这会导致其他自适应算法失败。
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Authors are encouraged to submit new papers to INFORMS journals by means of a style file template, which includes the journal title. However, use of a template does not certify that the paper has been accepted for publication in the named journal. INFORMS journal templates are for the exclusive purpose of submitting to an INFORMS journal and should not be used to distribute the papers in print or online or to submit the papers to another publication.
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我们解决了在线顺序决策的问题,即在利用当前知识以最大程度地提高绩效和探索新信息以使用多武器的强盗框架获得长期利益之间的权衡平衡。汤普森采样是选择解决这一探索探索困境的动作的启发式方法之一。我们首先提出了一个通用框架,该框架可帮助启发性地调整汤普森采样中的探索与剥削权衡取舍,并使用后部分布中的多个样本进行调整。利用此框架,我们为多臂匪徒问题提出了两种算法,并为累积遗憾提供了理论界限。接下来,我们证明了拟议算法对汤普森采样的累积遗憾表现的经验改善。我们还显示了所提出的算法在现实世界数据集上的有效性。与现有方法相反,我们的框架提供了一种机制,可以根据手头的任务改变探索/开发量。为此,我们将框架扩展到两个其他问题,即,在土匪中最佳的ARM识别和时间敏感学习,并将我们的算法与现有方法进行比较。
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我们在这里采用贝叶斯非参数混合模型,以将多臂匪徒扩展到尤其是汤普森采样,以扩展到存在奖励模型不确定性的场景。在随机的多臂强盗中,播放臂的奖励是由未知分布产生的。奖励不确定性,即缺乏有关奖励生成分布的知识,引起了探索 - 开发权的权衡:强盗代理需要同时了解奖励分布的属性,并顺序决定下一步要采取哪种操作。在这项工作中,我们通过采用贝叶斯非参数高斯混合模型来进行奖励模型不确定性,将汤普森的抽样扩展到场景中,以进行灵活的奖励密度估计。提出的贝叶斯非参数混合物模型汤普森采样依次学习了奖励模型,该模型最能近似于真实但未知的每臂奖励分布,从而实现了成功的遗憾表现。我们基于基于后验分析的新颖的分析得出的,这是一种针对该方法的渐近遗憾。此外,我们从经验上评估了其在多样化和以前难以捉摸的匪徒环境中的性能,例如,在指数级的家族中,奖励不受异常值和不同的每臂奖励分布。我们表明,拟议的贝叶斯非参数汤普森取样优于表现,无论是平均累积的遗憾和遗憾的波动,最先进的替代方案。在存在强盗奖励模型不确定性的情况下,提出的方法很有价值,因为它避免了严格的逐案模型设计选择,但提供了重要的遗憾。
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当动作集具有良好的曲率时,我们在任何线性匪徒算法产生的设计矩阵的特征矩阵上介绍了一个非呈现的下限。具体而言,我们表明,每当算法的预期累积后悔为$ o(\ sqrt {n})$时,预期设计矩阵的最低特征值将随着$ \ omega(\ sqrt {n})$的增长而生长为$ n $是学习范围,动作空间在最佳臂周围具有恒定的Hessian。这表明,这种作用空间在离散(即分离良好的)动作空间中迫使多项式下限而不是对数下限,如\ cite {lattimore2017end}所示。此外,虽然先前的结果仅在渐近方案(如$ n \ to \ infty $)中保留,但我们对这些``本地富裕的''动作空间的结果随时都在。此外,在温和的技术假设下,我们以高概率获得了对最小本本特征值的相似下限。我们将结果应用于两个实用的方案 - \ emph {model selection}和\ emph {clustering}在线性匪徒中。对于模型选择,我们表明了一个基于时期的线性匪徒算法适应了真实模型的复杂性,以时代数量的速率指数,借助我们的新频谱结合。对于聚类,我们考虑了一个多代理框架,我们通过利用光谱结果,该框架来证明该框架,该框架,该框架,该框架通过光谱结果,该频谱结果,该框架的结果,该频谱结果,该框架的结果,该频谱结果该框架,该框架的结果不需要强制探索 - 代理商可以运行线性匪徒算法并立即估算其基本参数,从而产生低遗憾。
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Communication and computation are often viewed as separate tasks. This approach is very effective from the perspective of engineering as isolated optimizations can be performed. On the other hand, there are many cases where the main interest is a function of the local information at the devices instead of the local information itself. For such scenarios, information theoretical results show that harnessing the interference in a multiple-access channel for computation, i.e., over-the-air computation (OAC), can provide a significantly higher achievable computation rate than the one with the separation of communication and computation tasks. Besides, the gap between OAC and separation in terms of computation rate increases with more participating nodes. Given this motivation, in this study, we provide a comprehensive survey on practical OAC methods. After outlining fundamentals related to OAC, we discuss the available OAC schemes with their pros and cons. We then provide an overview of the enabling mechanisms and relevant metrics to achieve reliable computation in the wireless channel. Finally, we summarize the potential applications of OAC and point out some future directions.
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随着数据生成越来越多地在没有连接连接的设备上进行,因此与机器学习(ML)相关的流量将在无线网络中无处不在。许多研究表明,传统的无线协议高效或不可持续以支持ML,这创造了对新的无线通信方法的需求。在这项调查中,我们对最先进的无线方法进行了详尽的审查,这些方法是专门设计用于支持分布式数据集的ML服务的。当前,文献中有两个明确的主题,模拟的无线计算和针对ML优化的数字无线电资源管理。这项调查对这些方法进行了全面的介绍,回顾了最重要的作品,突出了开放问题并讨论了应用程序方案。
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我们考虑随机多武装强盗(MAB)问题,延迟影响了行动。在我们的环境中,过去采取的行动在随后的未来影响了ARM奖励。在现实世界中,行动的这种延迟影响是普遍的。例如,为某个社会群体中的人员偿还贷款的能力可能历史上历史上批准贷款申请的频率频率。如果银行将贷款申请拒绝拒绝弱势群体,则可以创建反馈循环,进一步损害该群体中获取贷款的机会。在本文中,我们制定了在多武装匪徒的背景下的行动延迟和长期影响。由于在学习期间,我们将强盗设置概括为对这种“偏置”的依赖性进行编码。目标是随着时间的推移最大化收集的公用事业,同时考虑到历史行动延迟影响所产生的动态。我们提出了一种算法,实现了$ \ tilde {\ mathcal {o}}的遗憾,并显示$ \ omega(kt ^ {2/3})$的匹配遗憾下限,其中$ k $是武器数量,$ t $是学习地平线。我们的结果通过添加技术来补充强盗文献,以处理具有长期影响的行动,并对设计公平算法有影响。
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Channel estimation is a critical task in multiple-input multiple-output (MIMO) digital communications that substantially effects end-to-end system performance. In this work, we introduce a novel approach for channel estimation using deep score-based generative models. A model is trained to estimate the gradient of the logarithm of a distribution and is used to iteratively refine estimates given measurements of a signal. We introduce a framework for training score-based generative models for wireless MIMO channels and performing channel estimation based on posterior sampling at test time. We derive theoretical robustness guarantees for channel estimation with posterior sampling in single-input single-output scenarios, and experimentally verify performance in the MIMO setting. Our results in simulated channels show competitive in-distribution performance, and robust out-of-distribution performance, with gains of up to $5$ dB in end-to-end coded communication performance compared to supervised deep learning methods. Simulations on the number of pilots show that high fidelity channel estimation with $25$% pilot density is possible for MIMO channel sizes of up to $64 \times 256$. Complexity analysis reveals that model size can efficiently trade performance for estimation latency, and that the proposed approach is competitive with compressed sensing in terms of floating-point operation (FLOP) count.
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When should an online reinforcement learning-based frequency agile cognitive radar be expected to outperform a rule-based adaptive waveform selection strategy? We seek insight regarding this question by examining a dynamic spectrum access scenario, in which the radar wishes to transmit in the widest unoccupied bandwidth during each pulse repetition interval. Online learning is compared to a fixed rule-based sense-and-avoid strategy. We show that given a simple Markov channel model, the problem can be examined analytically for simple cases via stochastic dominance. Additionally, we show that for more realistic channel assumptions, learning-based approaches demonstrate greater ability to generalize. However, for short time-horizon problems that are well-specified, we find that machine learning approaches may perform poorly due to the inherent limitation of convergence time. We draw conclusions as to when learning-based approaches are expected to be beneficial and provide guidelines for future study.
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由于数据量增加,金融业的快速变化已经彻底改变了数据处理和数据分析的技术,并带来了新的理论和计算挑战。与古典随机控制理论和解决财务决策问题的其他分析方法相比,解决模型假设的财务决策问题,强化学习(RL)的新发展能够充分利用具有更少模型假设的大量财务数据并改善复杂的金融环境中的决策。该调查纸目的旨在审查最近的资金途径的发展和使用RL方法。我们介绍了马尔可夫决策过程,这是许多常用的RL方法的设置。然后引入各种算法,重点介绍不需要任何模型假设的基于价值和基于策略的方法。连接是用神经网络进行的,以扩展框架以包含深的RL算法。我们的调查通过讨论了这些RL算法在金融中各种决策问题中的应用,包括最佳执行,投资组合优化,期权定价和对冲,市场制作,智能订单路由和Robo-Awaring。
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迄今为止,通信系统主要旨在可靠地交流位序列。这种方法提供了有效的工程设计,这些设计对消息的含义或消息交换所旨在实现的目标不可知。但是,下一代系统可以通过将消息语义和沟通目标折叠到其设计中来丰富。此外,可以使这些系统了解进行交流交流的环境,从而为新颖的设计见解提供途径。本教程总结了迄今为止的努力,从早期改编,语义意识和以任务为导向的通信开始,涵盖了基础,算法和潜在的实现。重点是利用信息理论提供基础的方法,以及学习在语义和任务感知通信中的重要作用。
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我们通过审查反馈重复进行一定的第一价格拍卖来研究在线学习,在每次拍卖结束时,出价者只观察获胜的出价,学会了适应性地出价,以最大程度地提高她的累积回报。为了实现这一目标,投标人面临着一个具有挑战性的困境:如果她赢得了竞标 - 获得正收益的唯一方法 - 然后她无法观察其他竞标者的最高竞标,我们认为我们认为这是从中汲取的。一个未知的分布。尽管这一困境让人联想到上下文强盗中的探索探索折衷权,但现有的UCB或汤普森采样算法无法直接解决。在本文中,通过利用第一价格拍卖的结构属性,我们开发了第一个实现$ o(\ sqrt {t} \ log^{2.5} t)$ hearry bund的第一个学习算法(\ sqrt {t} \ log^{2.5} t),这是最小值的最低$ $ \ log $因素,当投标人的私人价值随机生成时。我们这样做是通过在一系列问题上提供算法,称为部分有序的上下文匪徒,该算法将图形反馈跨动作,跨环境跨上下文进行结合,以及在上下文中的部分顺序。我们通过表现出一个奇怪的分离来确定该框架的优势和劣势,即在随机环境下几乎可以独立于动作/背景规模的遗憾,但是在对抗性环境下是不可能的。尽管这一通用框架有限制,但我们进一步利用了第一价格拍卖的结构,并开发了一种学习算法,该算法在存在对手生成的私有价值的情况下,在存在的情况下可以有效地运行样本(并有效地计算)。我们建立了一个$ o(\ sqrt {t} \ log^3 t)$遗憾,以此为此算法,因此提供了对第一价格拍卖的最佳学习保证的完整表征。
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我们根据光学通信中的载体回收率的变异推断研究了自适应盲人均衡器的潜力。这些均衡器基于最大似然通道估计的低复杂性近似。我们将变异自动编码器(VAE)均衡器的概念概括为包括概率星座塑形(PCS)的高阶调制格式,无处不在,在光学通信中,对接收器进行过度采样和双极化传输。除了基于卷积神经网络的黑盒均衡器外,我们还提出了基于线性蝴蝶滤波器的基于模型的均衡器,并使用变异推理范式训练过滤器系数。作为副产品,VAE还提供了可靠的通道估计。我们在具有符号间干扰(ISI)的经典添加剂白色高斯噪声(AWGN)通道和色散线性光学双极化通道上分析了VAE的性能和灵活性。我们表明,对于固定的固定通道但也随时间变化的通道,它可以超越最先进的恒定算法(CMA)来扩展盲人自适应均衡器的应用范围。评估伴随着超参数分析。
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我们考虑了一个特殊的匪徒问题的情况,即批处理匪徒,其中代理在一定时间段内观察批次的响应。与以前的工作不同,我们考虑了一个更实际相关的以批量学习为中心的情况。也就是说,我们提供了政策不足的遗憾分析,并为候选政策的遗憾展示了上和下限。我们的主要理论结果表明,批处理学习的影响是相对于在线行为的遗憾,批处理大小的多重因素。首先,我们研究了随机线性匪徒的两个设置:有限且无限多手臂的土匪。尽管两种设置的遗憾界限都是相同的,但前者的设置结果在温和的假设下保持。另外,我们为2臂匪徒问题作为重要见解提供了更强大的结果。最后,我们通过进行经验实验并反思最佳批量选择来证明理论结果的一致性。
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用于配置虚拟化基站(VBS)的开放无线接入网络(O-RAN)的设计对网络运营商来说至关重要。此任务具有挑战性,因为优化VBS调度程序需要了解参数的知识,这些参数是不稳定且要求提前获得的。在本文中,我们提出了一种在线学习算法,用于平衡VBS的性能和能耗。该算法在不可预见的条件下(例如非平稳交通和网络状态)提供了性能保证,并且忽略了VBS操作配置文件。我们以最通用的形式研究了该问题,并证明所提出的技术即使在快速变化的环境中也能达到次线性遗憾(即零平均最佳差距)。通过使用现实世界数据和各种跟踪驱动的评估,我们的发现表明,与最先进的基准相比,VB的功耗最高可节省74.3%。
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在潜在的强盗问题中,学习者可以访问奖励分布,并且 - 对于非平稳的变体 - 环境的过渡模型。奖励分布在手臂和未知的潜在状态下进行条件。目的是利用奖励历史来识别潜在状态,从而使未来的武器选择最佳。潜在的匪徒设置将自己适用于许多实际应用,例如推荐人和决策支持系统,其中丰富的数据允许在线学习的环境模型的离线估算仍然是关键组成部分。在这种情况下,以前的解决方案始终根据代理商对国家的信念选择最高的奖励组,而不是明确考虑信息收集臂的价值。这种信息收集的武器不一定会提供最高的奖励,因此永远不会选择始终选择最高奖励武器的代理商选择。在本文中,我们提出了一种潜在土匪信息收集的方法。鉴于特殊的奖励结构和过渡矩阵,我们表明,鉴于代理商对国家的信念,选择最好的手臂会产生更高的遗憾。此外,我们表明,通过仔细选择武器,我们可以改善对国家分布的估计,从而通过将来通过更好的手臂选择来降低累积后悔。我们在合成和现实世界数据集上评估了我们的方法,显示出对最新方法的遗憾显着改善。
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大多数在线平台都在努力从与用户的互动中学习,许多人从事探索:为了获取新信息而做出潜在的次优选择。我们研究探索与竞争之间的相互作用:这样的平台如何平衡学习探索和用户的竞争。在这里,用户扮演三个不同的角色:他们是产生收入的客户,他们是学习的数据来源,并且是自私的代理商,可以在竞争平台中进行选择。我们考虑了一种风格化的双重垄断模型,其中两家公司面临着相同的多军强盗问题。用户一一到达,并在两家公司之间进行选择,因此,只有在选择它的情况下,每个公司都在其强盗问题上取得进展。通过理论结果和数值模拟的混合,我们研究了竞争是否会激发更好的Bandit算法的采用,以及它是否导致用户增加福利。我们发现,Stark竞争会导致公司致力于导致低福利的“贪婪”强盗算法。但是,通过向公司提供一些“免费”用户来激励更好的探索策略并增加福利来削弱竞争。我们调查了削弱竞争的两个渠道:放松用户的理性并为一家公司带来首次推广优势。我们的发现与“竞争与创新”关系密切相关,并阐明了数字经济中的第一步优势。
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In this paper, we address the stochastic contextual linear bandit problem, where a decision maker is provided a context (a random set of actions drawn from a distribution). The expected reward of each action is specified by the inner product of the action and an unknown parameter. The goal is to design an algorithm that learns to play as close as possible to the unknown optimal policy after a number of action plays. This problem is considered more challenging than the linear bandit problem, which can be viewed as a contextual bandit problem with a \emph{fixed} context. Surprisingly, in this paper, we show that the stochastic contextual problem can be solved as if it is a linear bandit problem. In particular, we establish a novel reduction framework that converts every stochastic contextual linear bandit instance to a linear bandit instance, when the context distribution is known. When the context distribution is unknown, we establish an algorithm that reduces the stochastic contextual instance to a sequence of linear bandit instances with small misspecifications and achieves nearly the same worst-case regret bound as the algorithm that solves the misspecified linear bandit instances. As a consequence, our results imply a $O(d\sqrt{T\log T})$ high-probability regret bound for contextual linear bandits, making progress in resolving an open problem in (Li et al., 2019), (Li et al., 2021). Our reduction framework opens up a new way to approach stochastic contextual linear bandit problems, and enables improved regret bounds in a number of instances including the batch setting, contextual bandits with misspecifications, contextual bandits with sparse unknown parameters, and contextual bandits with adversarial corruption.
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