在线性回归中,我们希望根据少量样本估算超过$ d $维的输入点和实价响应的最佳最小二乘预测。根据标准随机设计分析,其中绘制样品i.i.d。从输入分布中,该样品的最小二乘解决方案可以看作是最佳的自然估计器。不幸的是,该估计器几乎总是产生来自输入点的随机性的不良偏置,这在模型平均中是一个重要的瓶颈。在本文中,我们表明可以绘制非i.i.d。输入点的样本,无论响应模型如何,最小二乘解决方案都是最佳的无偏估计器。此外,可以通过增强先前绘制的I.I.D。可以有效地生产该样本。带有额外的$ d $点的样品,根据点由点跨越的平方量重新缩放的输入分布构建的一定确定点过程,共同绘制。在此激励的基础上,我们开发了一个理论框架来研究体积响应的采样,并在此过程中证明了许多新的矩阵期望身份。我们使用它们来表明,对于任何输入分布和$ \ epsilon> 0 $,有一个随机设计由$ o(d \ log d+ d+ d+ d/\ epsilon)$点,从中可以从中构造出无偏见的估计器,其预期的是正方形损耗在整个发行版中,$ 1+\ epsilon $ times最佳损失。我们提供有效的算法来在许多实际设置中生成这种无偏估计量,并在实验中支持我们的主张。
translated by 谷歌翻译
算法高斯化是一种现象,当使用随机素描或采样方法生成较小的大数据集的较小表示时,可能会出现的现象:对于某些任务,已经观察到这些草图表示表现出许多可靠的性能特征,这些性能是在数据样本中出现的,这些性能来自次高斯随机设计,是一个强大的数据分布统计模型。但是,这种现象仅研究了特定的任务和指标,或依靠计算昂贵的方法。我们通过为平均值提供用于高斯数据分布的算法框架来解决这一问题,并证明可以有效构建几乎无法区分的数据草图(与亚高斯随机设计有关的总变化距离)。特别是,依靠最近引入的素描技术称为杠杆得分稀疏(少)嵌入,我们表明一个人可以构造$ n \ times d $矩阵$ a $的$ n \ times d $ sketch of $ n \ times d $ n \ ll n $,几乎与次高斯设计几乎没有区别$ a $中的非零条目的数量。结果,可以直接适用于我们的草图框架,可直接适用于我们的草图框架。我们通过对草图最小二乘正方形的新近似保证进行了说明。
translated by 谷歌翻译
我们研究了用于线性回归的主动采样算法,该算法仅旨在查询目标向量$ b \ in \ mathbb {r} ^ n $的少量条目,并将近最低限度输出到$ \ min_ {x \ In \ mathbb {r} ^ d} \ | ax-b \ | $,其中$ a \ in \ mathbb {r} ^ {n \ times d} $是一个设计矩阵和$ \ | \ cdot \ | $是一些损失函数。对于$ \ ell_p $ norm回归的任何$ 0 <p <\ idty $,我们提供了一种基于Lewis权重采样的算法,其使用只需$ \ tilde {o}输出$(1+ \ epsilon)$近似解决方案(d ^ {\ max(1,{p / 2})} / \ mathrm {poly}(\ epsilon))$查询到$ b $。我们表明,这一依赖于$ D $是最佳的,直到对数因素。我们的结果解决了陈和Derezi的最近开放问题,陈和Derezi \'{n} Ski,他们为$ \ ell_1 $ norm提供了附近的最佳界限,以及$ p \中的$ \ ell_p $回归的次优界限(1,2) $。我们还提供了$ O的第一个总灵敏度上限(D ^ {\ max \ {1,p / 2 \} \ log ^ 2 n)$以满足最多的$ p $多项式增长。这改善了Tukan,Maalouf和Feldman的最新结果。通过将此与我们的技术组合起来的$ \ ell_p $回归结果,我们获得了一个使$ \ tilde o的活动回归算法(d ^ {1+ \ max \ {1,p / 2 \}} / \ mathrm {poly}。 (\ epsilon))$疑问,回答陈和德里兹的另一个打开问题{n}滑雪。对于Huber损失的重要特殊情况,我们进一步改善了我们对$ \ tilde o的主动样本复杂性的绑定(d ^ {(1+ \ sqrt2)/ 2} / \ epsilon ^ c)$和非活跃$ \ tilde o的样本复杂性(d ^ {4-2 \ sqrt 2} / \ epsilon ^ c)$,由于克拉克森和伍德拉夫而改善了Huber回归的以前的D ^ 4 $。我们的敏感性界限具有进一步的影响,使用灵敏度采样改善了各种先前的结果,包括orlicz规范子空间嵌入和鲁棒子空间近似。最后,我们的主动采样结果为每种$ \ ell_p $ norm提供的第一个Sublinear时间算法。
translated by 谷歌翻译
我们考虑估计与I.I.D的排名$ 1 $矩阵因素的问题。高斯,排名$ 1 $的测量值,这些测量值非线性转化和损坏。考虑到非线性的两种典型选择,我们研究了从随机初始化开始的此非convex优化问题的天然交流更新规则的收敛性能。我们通过得出确定性递归,即使在高维问题中也是准确的,我们显示出算法的样本分割版本的敏锐收敛保证。值得注意的是,虽然无限样本的种群更新是非信息性的,并提示单个步骤中的精确恢复,但算法 - 我们的确定性预测 - 从随机初始化中迅速地收敛。我们尖锐的非反应分析也暴露了此问题的其他几种细粒度,包括非线性和噪声水平如何影响收敛行为。从技术层面上讲,我们的结果可以通过证明我们的确定性递归可以通过我们的确定性顺序来预测我们的确定性序列,而当每次迭代都以$ n $观测来运行时,我们的确定性顺序可以通过$ n^{ - 1/2} $的波动。我们的技术利用了源自有关高维$ m $估计文献的遗留工具,并为通过随机数据的其他高维优化问题的随机初始化而彻底地分析了高阶迭代算法的途径。
translated by 谷歌翻译
我们在高斯分布下使用Massart噪声与Massart噪声进行PAC学习半个空间的问题。在Massart模型中,允许对手将每个点$ \ mathbf {x} $的标签与未知概率$ \ eta(\ mathbf {x})\ leq \ eta $,用于某些参数$ \ eta \ [0,1 / 2] $。目标是找到一个假设$ \ mathrm {opt} + \ epsilon $的错误分类错误,其中$ \ mathrm {opt} $是目标半空间的错误。此前已经在两个假设下研究了这个问题:(i)目标半空间是同质的(即,分离超平面通过原点),并且(ii)参数$ \ eta $严格小于$ 1/2 $。在此工作之前,当除去这些假设中的任何一个时,不知道非增长的界限。我们研究了一般问题并建立以下内容:对于$ \ eta <1/2 $,我们为一般半个空间提供了一个学习算法,采用样本和计算复杂度$ d ^ {o_ {\ eta}(\ log(1 / \ gamma) )))}} \ mathrm {poly}(1 / \ epsilon)$,其中$ \ gamma = \ max \ {\ epsilon,\ min \ {\ mathbf {pr} [f(\ mathbf {x})= 1], \ mathbf {pr} [f(\ mathbf {x})= -1] \} \} $是目标半空间$ f $的偏差。现有的高效算法只能处理$ \ gamma = 1/2 $的特殊情况。有趣的是,我们建立了$ d ^ {\ oomega(\ log(\ log(\ log(\ log))}}的质量匹配的下限,而是任何统计查询(SQ)算法的复杂性。对于$ \ eta = 1/2 $,我们为一般半空间提供了一个学习算法,具有样本和计算复杂度$ o_ \ epsilon(1)d ^ {o(\ log(1 / epsilon))} $。即使对于均匀半空间的子类,这个结果也是新的;均匀Massart半个空间的现有算法为$ \ eta = 1/2 $提供可持续的保证。我们与D ^ {\ omega(\ log(\ log(\ log(\ log(\ epsilon))} $的近似匹配的sq下限补充了我们的上限,这甚至可以为同类半空间的特殊情况而保持。
translated by 谷歌翻译
In this work, we give efficient algorithms for privately estimating a Gaussian distribution in both pure and approximate differential privacy (DP) models with optimal dependence on the dimension in the sample complexity. In the pure DP setting, we give an efficient algorithm that estimates an unknown $d$-dimensional Gaussian distribution up to an arbitrary tiny total variation error using $\widetilde{O}(d^2 \log \kappa)$ samples while tolerating a constant fraction of adversarial outliers. Here, $\kappa$ is the condition number of the target covariance matrix. The sample bound matches best non-private estimators in the dependence on the dimension (up to a polylogarithmic factor). We prove a new lower bound on differentially private covariance estimation to show that the dependence on the condition number $\kappa$ in the above sample bound is also tight. Prior to our work, only identifiability results (yielding inefficient super-polynomial time algorithms) were known for the problem. In the approximate DP setting, we give an efficient algorithm to estimate an unknown Gaussian distribution up to an arbitrarily tiny total variation error using $\widetilde{O}(d^2)$ samples while tolerating a constant fraction of adversarial outliers. Prior to our work, all efficient approximate DP algorithms incurred a super-quadratic sample cost or were not outlier-robust. For the special case of mean estimation, our algorithm achieves the optimal sample complexity of $\widetilde O(d)$, improving on a $\widetilde O(d^{1.5})$ bound from prior work. Our pure DP algorithm relies on a recursive private preconditioning subroutine that utilizes the recent work on private mean estimation [Hopkins et al., 2022]. Our approximate DP algorithms are based on a substantial upgrade of the method of stabilizing convex relaxations introduced in [Kothari et al., 2022].
translated by 谷歌翻译
我们研究了在存在$ \ epsilon $ - 对抗异常值的高维稀疏平均值估计的问题。先前的工作为此任务获得了该任务的样本和计算有效算法,用于辅助性Subgaussian分布。在这项工作中,我们开发了第一个有效的算法,用于强大的稀疏平均值估计,而没有对协方差的先验知识。对于$ \ Mathbb r^d $上的分布,带有“认证有限”的$ t $ tum-矩和足够轻的尾巴,我们的算法达到了$ o(\ epsilon^{1-1/t})$带有样品复杂性$的错误(\ epsilon^{1-1/t}) m =(k \ log(d))^{o(t)}/\ epsilon^{2-2/t} $。对于高斯分布的特殊情况,我们的算法达到了$ \ tilde o(\ epsilon)$的接近最佳错误,带有样品复杂性$ m = o(k^4 \ mathrm {polylog}(d)(d))/\ epsilon^^ 2 $。我们的算法遵循基于方形的总和,对算法方法的证明。我们通过统计查询和低度多项式测试的下限来补充上限,提供了证据,表明我们算法实现的样本时间 - 错误权衡在质量上是最好的。
translated by 谷歌翻译
这项调查旨在提供线性模型及其背后的理论的介绍。我们的目标是对读者进行严格的介绍,并事先接触普通最小二乘。在机器学习中,输出通常是输入的非线性函数。深度学习甚至旨在找到需要大量计算的许多层的非线性依赖性。但是,这些算法中的大多数都基于简单的线性模型。然后,我们从不同视图中描述线性模型,并找到模型背后的属性和理论。线性模型是回归问题中的主要技术,其主要工具是最小平方近似,可最大程度地减少平方误差之和。当我们有兴趣找到回归函数时,这是一个自然的选择,该回归函数可以最大程度地减少相应的预期平方误差。这项调查主要是目的的摘要,即线性模型背后的重要理论的重要性,例如分布理论,最小方差估计器。我们首先从三种不同的角度描述了普通的最小二乘,我们会以随机噪声和高斯噪声干扰模型。通过高斯噪声,该模型产生了可能性,因此我们引入了最大似然估计器。它还通过这种高斯干扰发展了一些分布理论。最小二乘的分布理论将帮助我们回答各种问题并引入相关应用。然后,我们证明最小二乘是均值误差的最佳无偏线性模型,最重要的是,它实际上接近了理论上的极限。我们最终以贝叶斯方法及以后的线性模型结束。
translated by 谷歌翻译
素描和项目是一个框架,它统一了许多已知的迭代方法来求解线性系统及其变体,并进一步扩展了非线性优化问题。它包括流行的方法,例如随机kaczmarz,坐标下降,凸优化的牛顿方法的变体等。在本文中,我们通过新的紧密频谱边界为预期的草图投影矩阵获得了素描和项目的收敛速率的敏锐保证。我们的估计值揭示了素描和项目的收敛率与另一个众所周知但看似无关的算法家族的近似误差之间的联系,这些算法使用草图加速了流行的矩阵因子化,例如QR和SVD。这种连接使我们更接近准确量化草图和项目求解器的性能如何取决于其草图大小。我们的分析不仅涵盖了高斯和次高斯的素描矩阵,还涵盖了一个有效的稀疏素描方法,称为较少的嵌入方法。我们的实验备份了理论,并证明即使极稀疏的草图在实践中也显示出相同的收敛属性。
translated by 谷歌翻译
We study the relationship between adversarial robustness and differential privacy in high-dimensional algorithmic statistics. We give the first black-box reduction from privacy to robustness which can produce private estimators with optimal tradeoffs among sample complexity, accuracy, and privacy for a wide range of fundamental high-dimensional parameter estimation problems, including mean and covariance estimation. We show that this reduction can be implemented in polynomial time in some important special cases. In particular, using nearly-optimal polynomial-time robust estimators for the mean and covariance of high-dimensional Gaussians which are based on the Sum-of-Squares method, we design the first polynomial-time private estimators for these problems with nearly-optimal samples-accuracy-privacy tradeoffs. Our algorithms are also robust to a constant fraction of adversarially-corrupted samples.
translated by 谷歌翻译
矩阵正常模型,高斯矩阵变化分布的系列,其协方差矩阵是两个较低尺寸因子的Kronecker乘积,经常用于模拟矩阵变化数据。张量正常模型将该家庭推广到三个或更多因素的Kronecker产品。我们研究了矩阵和张量模型中协方差矩阵的Kronecker因子的估计。我们向几个自然度量中的最大似然估计器(MLE)实现的误差显示了非因素界限。与现有范围相比,我们的结果不依赖于条件良好或稀疏的因素。对于矩阵正常模型,我们所有的所有界限都是最佳的对数因子最佳,对于张量正常模型,我们对最大因数和整体协方差矩阵的绑定是最佳的,所以提供足够的样品以获得足够的样品以获得足够的样品常量Frobenius错误。在与我们的样本复杂性范围相同的制度中,我们表明迭代程序计算称为触发器算法称为触发器算法的MLE的线性地收敛,具有高概率。我们的主要工具是Fisher信息度量诱导的正面矩阵的几何中的测地强凸性。这种强大的凸起由某些随机量子通道的扩展来决定。我们还提供了数值证据,使得将触发器算法与简单的收缩估计器组合可以提高缺乏采样制度的性能。
translated by 谷歌翻译
聚类是无监督学习中的基本原始,它引发了丰富的计算挑战性推理任务。在这项工作中,我们专注于将$ D $ -dimential高斯混合的规范任务与未知(和可能的退化)协方差集成。最近的作品(Ghosh等人。恢复在高斯聚类实例中种植的某些隐藏结构。在许多类似的推理任务上的工作开始,这些较低界限强烈建议存在群集的固有统计到计算间隙,即群集任务是\ yringit {statistically}可能但没有\ texit {多项式 - 时间}算法成功。我们考虑的聚类任务的一个特殊情况相当于在否则随机子空间中找到种植的超立体载体的问题。我们表明,也许令人惊讶的是,这种特定的聚类模型\ extent {没有展示}统计到计算间隙,即使在这种情况下继续应用上述的低度和SOS下限。为此,我们提供了一种基于Lenstra - Lenstra - Lovasz晶格基础减少方法的多项式算法,该方法实现了$ D + 1 $样本的统计上最佳的样本复杂性。该结果扩展了猜想统计到计算间隙的问题的类问题可以通过“脆弱”多项式算法“关闭”,突出显示噪声在统计到计算间隙的发作中的关键而微妙作用。
translated by 谷歌翻译
In the classical setting of self-selection, the goal is to learn $k$ models, simultaneously from observations $(x^{(i)}, y^{(i)})$ where $y^{(i)}$ is the output of one of $k$ underlying models on input $x^{(i)}$. In contrast to mixture models, where we observe the output of a randomly selected model, here the observed model depends on the outputs themselves, and is determined by some known selection criterion. For example, we might observe the highest output, the smallest output, or the median output of the $k$ models. In known-index self-selection, the identity of the observed model output is observable; in unknown-index self-selection, it is not. Self-selection has a long history in Econometrics and applications in various theoretical and applied fields, including treatment effect estimation, imitation learning, learning from strategically reported data, and learning from markets at disequilibrium. In this work, we present the first computationally and statistically efficient estimation algorithms for the most standard setting of this problem where the models are linear. In the known-index case, we require poly$(1/\varepsilon, k, d)$ sample and time complexity to estimate all model parameters to accuracy $\varepsilon$ in $d$ dimensions, and can accommodate quite general selection criteria. In the more challenging unknown-index case, even the identifiability of the linear models (from infinitely many samples) was not known. We show three results in this case for the commonly studied $\max$ self-selection criterion: (1) we show that the linear models are indeed identifiable, (2) for general $k$ we provide an algorithm with poly$(d) \exp(\text{poly}(k))$ sample and time complexity to estimate the regression parameters up to error $1/\text{poly}(k)$, and (3) for $k = 2$ we provide an algorithm for any error $\varepsilon$ and poly$(d, 1/\varepsilon)$ sample and time complexity.
translated by 谷歌翻译
现代神经网络通常以强烈的过度构造状态运行:它们包含许多参数,即使实际标签被纯粹随机的标签代替,它们也可以插入训练集。尽管如此,他们在看不见的数据上达到了良好的预测错误:插值训练集并不会导致巨大的概括错误。此外,过度散色化似乎是有益的,因为它简化了优化景观。在这里,我们在神经切线(NT)制度中的两层神经网络的背景下研究这些现象。我们考虑了一个简单的数据模型,以及各向同性协变量的矢量,$ d $尺寸和$ n $隐藏的神经元。我们假设样本量$ n $和尺寸$ d $都很大,并且它们在多项式上相关。我们的第一个主要结果是对过份术的经验NT内核的特征结构的特征。这种表征意味着必然的表明,经验NT内核的最低特征值在$ ND \ gg n $后立即从零界限,因此网络可以在同一制度中精确插值任意标签。我们的第二个主要结果是对NT Ridge回归的概括误差的表征,包括特殊情况,最小值-ULL_2 $ NORD插值。我们证明,一旦$ nd \ gg n $,测试误差就会被内核岭回归之一相对于无限宽度内核而近似。多项式脊回归的误差依次近似后者,从而通过与激活函数的高度组件相关的“自我诱导的”项增加了正则化参数。多项式程度取决于样本量和尺寸(尤其是$ \ log n/\ log d $)。
translated by 谷歌翻译
我们提出了一个算法框架,用于近距离矩阵上的量子启发的经典算法,概括了Tang的突破性量子启发算法开始的一系列结果,用于推荐系统[STOC'19]。由量子线性代数算法和gily \'en,su,low和wiebe [stoc'19]的量子奇异值转换(SVT)框架[SVT)的动机[STOC'19],我们开发了SVT的经典算法合适的量子启发的采样假设。我们的结果提供了令人信服的证据,表明在相应的QRAM数据结构输入模型中,量子SVT不会产生指数量子加速。由于量子SVT框架基本上概括了量子线性代数的所有已知技术,因此我们的结果与先前工作的采样引理相结合,足以概括所有有关取消量子机器学习算法的最新结果。特别是,我们的经典SVT框架恢复并经常改善推荐系统,主成分分析,监督聚类,支持向量机器,低秩回归和半决赛程序解决方案的取消结果。我们还为汉密尔顿低级模拟和判别分析提供了其他取消化结果。我们的改进来自识别量子启发的输入模型的关键功能,该模型是所有先前量子启发的结果的核心:$ \ ell^2 $ -Norm采样可以及时近似于其尺寸近似矩阵产品。我们将所有主要结果减少到这一事实,使我们的简洁,独立和直观。
translated by 谷歌翻译
Classical asymptotic theory for statistical inference usually involves calibrating a statistic by fixing the dimension $d$ while letting the sample size $n$ increase to infinity. Recently, much effort has been dedicated towards understanding how these methods behave in high-dimensional settings, where $d$ and $n$ both increase to infinity together. This often leads to different inference procedures, depending on the assumptions about the dimensionality, leaving the practitioner in a bind: given a dataset with 100 samples in 20 dimensions, should they calibrate by assuming $n \gg d$, or $d/n \approx 0.2$? This paper considers the goal of dimension-agnostic inference; developing methods whose validity does not depend on any assumption on $d$ versus $n$. We introduce an approach that uses variational representations of existing test statistics along with sample splitting and self-normalization to produce a new test statistic with a Gaussian limiting distribution, regardless of how $d$ scales with $n$. The resulting statistic can be viewed as a careful modification of degenerate U-statistics, dropping diagonal blocks and retaining off-diagonal blocks. We exemplify our technique for some classical problems including one-sample mean and covariance testing, and show that our tests have minimax rate-optimal power against appropriate local alternatives. In most settings, our cross U-statistic matches the high-dimensional power of the corresponding (degenerate) U-statistic up to a $\sqrt{2}$ factor.
translated by 谷歌翻译
我们研究了小组测试问题,其目标是根据合并测试的结果,确定一组k感染的人,这些k含有稀有疾病,这些人在经过测试中至少有一个受感染的个体时返回阳性的结果。团体。我们考虑将个人分配给测试的两个不同的简单随机过程:恒定柱设计和伯努利设计。我们的第一组结果涉及基本统计限制。对于恒定柱设计,我们给出了一个新的信息理论下限,这意味着正确识别的感染者的比例在测试数量越过特定阈值时会经历急剧的“全或全或无所不包”的相变。对于Bernoulli设计,我们确定解决相关检测问题所需的确切测试数量(目的是区分小组测试实例和纯噪声),改善Truong,Aldridge和Scarlett的上限和下限(2020)。对于两个小组测试模型,我们还研究了计算有效(多项式时间)推理程序的能力。我们确定了解决检测问题的低度多项式算法所需的精确测试数量。这为在少量稀疏度的检测和恢复问题中都存在固有的计算统计差距提供了证据。值得注意的是,我们的证据与Iliopoulos和Zadik(2021)相反,后者预测了Bernoulli设计中没有计算统计差距。
translated by 谷歌翻译
我们使用对单个的,相同的$ d $维状态的相同副本进行的测量来研究量子断层扫描和阴影断层扫描的问题。我们首先因Haah等人而重新审视已知的下限。 (2017年)在痕量距离上具有准确性$ \ epsilon $的量子断层扫描,当测量选择与先前观察到的结果无关(即它们是非适应性的)时。我们简要地证明了这一结果。当学习者使用具有恒定结果数量的测量值时,这会导致更强的下限。特别是,这严格确定了民间传说的最佳性``Pauli phymography''算法的样本复杂性。我们还得出了$ \ omega(r^2 d/\ epsilon^2)$和$ \ omega(r^2 d/\ epsilon^2)的新颖界限( R^2 d^2/\ epsilon^2)$用于学习排名$ r $状态,分别使用任意和恒定的结果测量,在非适应性情况下。除了样本复杂性,对于学习量子的实际意义,是一种实际意义的资源状态是算法使用的不同测量值的数量。我们将下限扩展到学习者从固定的$ \ exp(o(d))$测量的情况下进行自适应测量的情况。这特别意味着适应性。没有使用可有效实现的单拷贝测量结果给我们任何优势。在目标是预测给定的可观察到给定序列的期望值的情况下,我们还获得了类似的界限,该任务被称为阴影层析成像。在适应性的情况下单拷贝测量可通过多项式大小的电路实现,我们证明了基于计算给定可观察物的样本平均值的直接策略是最佳的。
translated by 谷歌翻译
我们调查与高斯的混合的数据分享共同但未知,潜在虐待协方差矩阵的数据。我们首先考虑具有两个等级大小的组件的高斯混合,并根据最大似然估计导出最大切割整数程序。当样品的数量在维度下线性增长时,我们证明其解决方案实现了最佳的错误分类率,直到对数因子。但是,解决最大切割问题似乎是在计算上棘手的。为了克服这一点,我们开发了一种高效的频谱算法,该算法达到最佳速率,但需要一种二次样本量。虽然这种样本复杂性比最大切割问题更差,但我们猜测没有多项式方法可以更好地执行。此外,我们收集了支持统计计算差距存在的数值和理论证据。最后,我们将MAX-CUT程序概括为$ k $ -means程序,该程序处理多组分混合物的可能性不平等。它享有相似的最优性保证,用于满足运输成本不平等的分布式的混合物,包括高斯和强烈的对数的分布。
translated by 谷歌翻译
In many modern applications of deep learning the neural network has many more parameters than the data points used for its training. Motivated by those practices, a large body of recent theoretical research has been devoted to studying overparameterized models. One of the central phenomena in this regime is the ability of the model to interpolate noisy data, but still have test error lower than the amount of noise in that data. arXiv:1906.11300 characterized for which covariance structure of the data such a phenomenon can happen in linear regression if one considers the interpolating solution with minimum $\ell_2$-norm and the data has independent components: they gave a sharp bound on the variance term and showed that it can be small if and only if the data covariance has high effective rank in a subspace of small co-dimension. We strengthen and complete their results by eliminating the independence assumption and providing sharp bounds for the bias term. Thus, our results apply in a much more general setting than those of arXiv:1906.11300, e.g., kernel regression, and not only characterize how the noise is damped but also which part of the true signal is learned. Moreover, we extend the result to the setting of ridge regression, which allows us to explain another interesting phenomenon: we give general sufficient conditions under which the optimal regularization is negative.
translated by 谷歌翻译