The Geometry of Uniqueness, Sparsity and Clustering in Penalized Estimation
给出了惩罚项由多面体单位球范数给出的惩罚最小二乘估计唯一性的充要条件,涵盖了SLOPE、PACS、融合、聚类和经典LASSO等方法以及相关的基追踪方法.我们认为一个强大的类型的独特性,是相关的统计问题。唯一性条件是几何的,并且涉及设计矩阵的行跨度如何与对偶范数单位球的面相交,这对于SLOPE由符号置换面体给出。基于此条件的进一步考虑还允许导出稀疏性和聚类特征的结果。特别是,我们定义了一个SLOPE模式的概念来描述这种方法的稀疏性和聚类特性,并提供了一个几何特征的访问SLOPE模式。
2022-11-07 math.ST stat.ME stat.TH
Does SLOPE outperform bridge regression?
Columbia University(哥伦比亚大学);Michigan State university(密歇根州立大学)
最近提出的SLOPE估计器(arXiv:1407.3824)已被证明在高维稀疏线性回归模型(arXiv:1503.08393)下自适应地实现极小极大$\ell_2$估计速率。在稀疏水平$k$、样本大小$n$和维度$p$满足$k/p \rightarrow 0$、$k\log p/n \rightarrow 0$的情况下,这种极大极小最优性成立。在本文中,我们描述的估计误差的补充制度下,$k$和$n$规模线性$p$的SLOPE,并提供新的见解的性能SLOPE估计。首先导出了有限样本SLOPE均方误差的一个集中不等式。MSE所关注的量具有复杂的隐含形式。通过细致的数量分析,我们证明了在所有的SLOPE估计器中,LASSO是最优的估计$k$ -稀疏参数向量,在低噪声的情况下,没有绑定的非零分量。另一方面,在大噪声的情况下,家庭的SLOPE估计是次优的桥回归相比,如岭估计。
2021-09-23 cs.LG math.ST stat.ML
Accurate Prediction of Phase Transitions in Compressed Sensing via a Connection to Minimax Denoising
压缩感知假设,在一定范围内,人们可以对稀疏信号进行欠采样,但仍能准确地重建它。了解这种欠采样的精确限制对于理论和实践都很重要。我们提出了一个公式,广义稀疏对象的特征允许欠采样。该公式适用于压缩感知的近似消息传递(AMP)算法,在这里推广到采用除传统的标量软阈值去噪算子。本文给出了几个例子,包括标量降噪不来自凸惩罚-公司收缩非线性和极大极小非线性-和非标量降噪-块阈值,单调回归,总变差最小化。令变量eps = k/N和delta = n/N表示用于根据y=Ax_0对k-广义稀疏N-向量x_0进行采样的广义稀疏度和欠采样分数。这里A是n \times N测量矩阵,其条目是iid标准高斯。该公式指出,区分AMP对x_0的成功重建与不成功重建的相变曲线delta = delta(eps)由下式给出:|降噪器),其中M(eps| Denoiser)表示直接观察问题y = x + z中指定的最佳调谐去噪器的每坐标最小最大均方误差(MSE)。简而言之,无噪声欠采样问题的相变与去噪问题中的极小极大MSE相同。
2013-01-08 cs.IT math.IT math.ST
Slope meets Lasso: improved oracle bounds and optimality
我们表明,两个多项式时间的方法,拉索估计自适应选择的调整参数和斜率估计,自适应实现精确的极小极大预测和$\ell_2$估计率$(s/n)\log (p/s)$在高维线性回归类的$s$ -稀疏目标向量$\mathbb R^p$。这是在Lasso的限制特征值(RE)条件下以及在对Slope的设计的稍微更多约束的假设下完成的。主要结果具有尖锐的预言不等式的形式,考虑到模型的误设定误差。当模型被很好地指定时,还得到了用$1\le q\le 2$的$\ell_q$估计误差的极小极大最优界。结果是非渐近的,并保持在概率和期望。我们对设计施加的假设是满足高概率的一个大类的随机矩阵与独立的,可能各向异性分布的行。我们给出了一个比较分析的条件下,可以得到的拉索和斜率估计的预言界。特别地,我们证明了几个已知的条件,如RE条件和稀疏特征值条件是等价的,如果回归的$\ell_2$ -范数一致有界。
2017-05-24 math.ST stat.TH
Improved bounds for Square-Root Lasso and Square-Root Slope
将Bellec,Lecué和Tsybakov的结果推广到具有未知方差的稀疏高维线性回归的情形,我们证明了在设计矩阵上的一些温和条件下,两种估计量平方根Lasso和平方根Slope可以达到最优的Minimax预测率,即$(s/n) \log (p/s)$,直到某个常数.这里,$n$是样本大小,$p$是维度,$s$是稀疏性参数。我们还证明了最优的估计误差的$l_q$ -范数,与$q \in [1,2]$的平方根套索,并在$l_2$和排序$l_1$规范的平方根斜率。这两个估计器都是自适应的未知方差的噪声。“平方根斜率”也自适应于真实参数的稀疏性$s$。接下来,我们证明了任何估计依赖于$s$,达到极大极小率承认自适应$s$版本仍然达到相同的速率。我们将此结果应用于平方根套索。此外,对于这两个估计量,我们获得了广泛置信水平的有效率,并改进了浓度特性[Bellec,Lecué和Tsybakov,2017],其中处理了已知方差的情况。我们的结果是非渐近的。
2017-12-11 math.ST stat.TH
Minimax regularization
正则化的经典方法是设计增强光滑性或稀疏性的范数,然后使用该范数或该范数的某些幂作为正则化函数。正则化函数(例如幂函数)在范数方面的选择主要取决于计算目的而不是理论考虑。在这项工作中,我们设计的正则化函数的动机是理论论证。为此,我们引入了一个最佳正则化的概念,称为“极小极大正则化”,作为概念的证明,我们展示了如何构建这样的正则化函数的随机设计设置的$\ell_1^d$规范。我们开发了一个类似的结构的确定性设计设置。看来,由此产生的正则化过程是不同的,在两个设置中的LASSO中使用的。
2018-05-17 math.ST stat.TH
On Lasso and Slope drift estimators for Lévy-driven Ornstein--Uhlenbeck processes
研究了高维Lévy驱动的Ornstein-Uhlenbeck过程在稀疏约束下的漂移参数估计问题.结果表明,Lasso和斜率估计实现极小极大最优收敛速率(数值常数),调谐参数选择独立的置信水平,这提高了以前获得的结果为标准的Ornstein-Uhlenbeck过程。结果是非渐近的,并举行的概率和条件期望类似的限制特征值条件的事件。
2022-05-16 math.ST stat.TH
Volume Ratio, Sparsity, and Minimaxity under Unitarily Invariant Norms
本文提出了一种新的机器研究非渐近极小极大估计的高维矩阵,它产生紧极小极大率的大量收集的损失函数在各种问题。基于有限维巴拿赫空间的凸几何,本文首先给出了一种确定无约束正规平均矩阵在所有平方酉不变范数损失下的Minimax估计率的体积比方法.此外,我们建立了极大极小率估计平均矩阵与子矩阵稀疏,其中的稀疏约束引入了一个额外的长期的依赖于范数的速率完全不同的无约束问题的速率。此外,该方法适用于低秩约束下的矩阵完备化问题。新方法还扩展了正常均值模型。特别地,对于所有酉不变范数,它在协方差阵估计和泊松率矩阵估计问题中产生紧速率。
2013-06-15 cs.IT math.IT math.ST
High-dimensional Adaptive Minimax Sparse Estimation with Interactions
具有交互效应的高维线性回归在生物信息学和社会科学等研究领域有着广泛的应用。本文首先研究了双向交互作用下高维稀疏线性模型回归估计的极小极大收敛速率。在强遗传、弱遗传和无遗传三种情况下,得到了匹配的上界和下界。从结果来看:(i)一个更强的遗传条件可能会或可能不会大大提高极小极大收敛的收敛速率。事实上,在某些情况下,在所有三种遗传条件下的极小极大收敛率是相同的;(ii)极小极大收敛速率由估计主效应和估计交互效应的总代价的最大值决定,这不仅仅是单纯比较非零主效应$r_1$和非零交互效应$r_2$的数量的顺序;(iii)在三种遗传条件中的任何一种条件下,由于两个不同的原因,交互作用项的估计可能是确定收敛收敛速率的主要部分:1)存在比主效应项更多的交互作用项,或者2)大的环境维度使得即使估计少量的交互作用项也更具挑战性。其次,我们构造了一个自适应估计,实现极小收敛速率,而不管真正的遗传条件和稀疏指数$r_1, r_2$。
2018-04-06 math.ST stat.TH
A note on the minimax risk of sparse linear regression
Columbia University(哥伦比亚大学);Michigan State University(密歇根州立大学)
本文推导了稀疏线性回归在各项同性高斯随机设计下极小风险的渐近精确表达式,即$2\sigma^2 k/n \log(p/k)$,并总结了现有结果和未解决问题。
2026-06-18 math.ST stat.TH
Variable selection with Hamming loss
我们推导出非渐近界的极小极大风险的变量选择下的预期汉明损失的高斯均值模型在$\mathbb{R}^d$的类$s$ -稀疏向量从0分开一个常数$a > 0$。在某些情况下,我们得到了非渐近极大极小风险作为$d, s, a$的函数的精确表达式,并明确地找到了极大极小选择器。这些结果扩展到依赖或非高斯观测和众包的问题。对于稀疏模式的错误恢复概率,得到了类似的结论。作为推论,我们得到了几乎完全恢复和精确恢复等渐近性质的充要条件。此外,我们提出了数据驱动的选择器,提供几乎完全和准确的恢复自适应类的参数。
2018-10-12 math.ST stat.TH
l_p-norm based James-Stein estimation with minimaxity and sparsity
研究了多元正态均值的一类新的Minimax Stein型收缩估计,其中收缩因子是基于l_p范数的.建议的估计允许一些,但不是所有的坐标估计为0,从而允许稀疏性以及极大极小。
2015-05-28 math.ST stat.TH
Sharp Oracle Inequalities for Square Root Regularization
研究了高维线性回归模型的一组正则化方法。这些惩罚估计以残差平方和的平方根作为损失函数,以任何弱可分解范数作为罚函数。选择该拟合度量是因为其估计量不依赖于噪声的未知标准差的特性。另一方面,广义弱可分解范数罚函数在处理不同的稀疏结构时非常有用。我们可以根据我们想要如何解释未知参数向量$β$来选择不同的稀疏性诱导范数。Micchelli等人[18]中定义的结构稀疏范数是弱可分解范数的特殊情况,因此我们还包括平方根LASSO(Belloni等人[3]),群平方根LASSO(Bunea等人[10])和一种称为平方根SLOPE的新方法(与Bogdan等人[6]的SLOPE类似)。对于这个集合的估计,我们的结果提供了尖锐的甲骨文不等式与Karush-Kuhn-Tucker条件。我们讨论一些估计的例子。基于仿真,我们说明了平方根斜率的一些优点。
2016-06-27 math.ST stat.TH
Adaptive Estimation In High-Dimensional Additive Models With Multi-Resolution Group Lasso
在含有多个非参数分量的可加模型中,已经提出了许多正则化估计,并证明了它们在稀疏性和固定光滑性条件的不同组合下可以获得不同的误差界。这些误差界中的一些与相应设置中的最小最大速率相匹配。一些速率极大极小方法是非凸的,计算量大。从这些角度来看,现有的解决方案,高维添加剂非参数回归问题是支离破碎的。在本文中,我们提出了一个多分辨率组Lasso(MR-GL)方法在一个统一的方法,同时实现或改善现有的误差界,并提供新的知识的稀疏性或光滑度的未知函数的水平。这种自适应收敛速度是在预测因子可被视为常数时建立的。此外,我们证明了预测因子,它可以有界的限制特征值或相容性系数,确实可以被视为一个常数的随机设计下的一个接近最优的样本量条件。
2020-11-13 math.ST stat.ME stat.TH
Estimating Unknown Sparsity in Compressed Sensing
在压缩感知(CS)理论中,||x||通常假定未知信号x \in \R^p的参数x_0是已知参数。然而,它在实践中通常是未知的。由于CS的许多方面取决于了解||x||_0时,以数据驱动的方式估计此参数非常重要。第二个实际问题是,||x||_0是x的高度不稳定函数。特别地,对于具有不完全等于0的条目的实信号,||x||_0=p不是有效坐标数的有用描述。在本文中,我们提出估计稀疏性s(x)的稳定度量:||x||_1^2/||x||_2^2,这是一个尖锐的下界,||x||_0。我们的估计过程只使用少量的线性测量,不依赖于任何稀疏性假设,并且需要很少的计算。提供了一个置信区间s(x),它的宽度被证明是没有依赖于信号的尺寸p。此外,这个结果自然延伸到矩阵恢复设置,其中软版本的矩阵秩可以估计类似的保证。最后,我们证明了随机测量的使用对于估计s(x)是必不可少的。这是通过证明当n<<p时,用确定性测量估计s(x)的极大极小风险很大来实现的。
2013-02-25 cs.IT math.IT math.ST
Variable Selection and Minimax Prediction in High-dimensional Functional Linear Model
本文研究高维函数线性回归模型的变量选择与预测问题,通过对系数函数的RKHS范数施加组弹性网惩罚提出函数弹性网估计量,证明了其变量选择一致性,并实现了选择后精炼估计量的预言机极小化极大最优预测率。
2025-11-05 math.ST stat.ME stat.TH
Oracle Inequalities and Optimal Inference under Group Sparsity
我们考虑在高斯噪声模型下估计稀疏线性回归向量$β^*$的问题,用于预测和模型选择。我们假设先验知识是可用的稀疏模式,即一组变量被划分成规定的组,其中只有少数是相关的估计过程中。这个组稀疏性假设建议我们考虑将组Lasso方法作为估计$β^*$的方法。我们建立预言不等式和$\ell_2$估计误差的估计。在设计矩阵上的限制特征值条件下,这些界限成立。在更强的相干条件下,我们得到了混合$(2,p)$ -范数与$1\le p\leq \infty$的估计误差的界.当$p=\infty$时,该结果意味着Group Lasso估计器的阈值版本以高概率选择$β^*$的稀疏模式。接下来,我们证明了我们的上界的收敛速率是最优的,在极大极小意义下,对数因子,对一类组稀疏向量的所有估计。此外,我们建立下界的预测和$\ell_2$估计误差的通常Lasso估计。使用这个结果,我们证明了组Lasso可以实现的预测和估计性能的改进相比,Lasso。
2010-07-22 math.ST stat.TH
Linear and Conic Programming Estimators in High-Dimensional Errors-in-variables Models
在设计中考虑了带观测误差的线性回归模型。在此设置中,我们允许协变量的数量远大于样本量。近年来,一些新的估计方法被引入到这个模型中。事实上,当只有噪声回归变量时,标准的Lasso估计量或Dantzig选择器变得不可靠,这在实践中很常见。我们在这项工作中表明,在适当的稀疏性假设下,Rosenbaum和Tsybakov(2013)中介绍的过程在极大极小意义下几乎是最优的,尽管存在非凸性,但可以通过单个线性规划问题有效地计算。此外,我们提供了一个估计达到极大极小效率界。这个估计被写为一个二阶锥规划最小化问题,可以在多项式时间内数值求解。
2016-07-03 math.ST stat.CO stat.TH
Minimax Predictive Density for Sparse Count Data
本文讨论了稀疏约束下高维Poisson序列模型在Kullback-Leibler损失下的预测密度。计数数据的稀疏性意味着零通货膨胀。给出了一类稀疏泊松序列模型中渐近极小极大的贝叶斯预测密度。我们还表明,我们的类与未知的稀疏水平估计插件是自适应的渐近极大极小意义。对于应用,我们将我们的结果扩展到具有准稀疏性和缺失完全随机观测的设置。模拟研究以及实际数据的应用说明了所提出的贝叶斯预测密度的效率。
2020-09-05 math.ST stat.ME stat.TH
Augmented sparse principal component analysis for high dimensional data
研究了基于独立高斯观测的高维总体协方差阵的首特征向量的估计问题。我们建立了$l^2$损失函数时,$l^q$稀疏约束下的领先特征向量的估计的收敛速度的下界。我们还提出了一个估计的领导特征向量的基础上结合PCA的坐标选择方案,并表明,所提出的估计达到最佳的收敛速率下的稀疏制度。此外,我们建立了在某些情况下,通常的PCA实现极小极大收敛速度。
2012-02-06 math.ST stat.ME stat.TH
Characterizing the SLOPE Trade-off: A Variational Perspective and the Donoho-Tanner Limit
University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学);Princeton University(普林斯顿大学);Columbia University(哥伦比亚大学)
排序l1正则化已被纳入解决高维统计估计问题的许多方法中,包括线性回归中的SLOPE估计。在本文中,我们研究了这种相对较新的正则化技术如何通过表征错误发现比例(FDP)和真阳性比例(TPP)之间的最佳SLOPE权衡来改善变量选择,或者等价地,I型错误和功率之间的度量。假设一个制度的线性稀疏性和高斯随机设计下工作,我们得到了一个上界的最佳权衡SLOPE,显示其能力,打破Donoho-Tanner功率限制。从长远来看,这个限制是Lasso可能是最流行的基于l1的方法,即使在任意强的效果大小下也可以实现的最高功率。接下来,我们推导出一个严格的下界,它描述了排序的l1正则化在最佳交易的FDP关闭TPP的基本限制。最后,我们表明,在任何问题的情况下,具有一定的正则化序列的SLOPE优于套索,在这个意义上有一个较小的FDP,较大的TPP和较小的l2估计风险同时。我们的证明是基于一种新的技术,减少了变分问题的一类无限维凸优化问题和最近的结果近似消息传递理论。
2022-06-05 cs.IT cs.LG eess.SP
Confidence Intervals for High-Dimensional Linear Regression: Minimax Rates and Adaptivity
置信集在统计推断中起着基础性的作用。本文考虑随机设计下高维线性回归的置信区间。我们首先建立了在给定稀疏参数的Oracle环境下,对于置信区间,极小极大期望长度的收敛速度。然后,重点是适应稀疏的置信区间的建设的问题。理想情况下,自适应置信区间的长度应该自动调整到未知回归向量的稀疏性,同时保持预先指定的覆盖概率。它示出,这样的目标是在一般情况下是无法实现的,除了当稀疏参数被限制到一个小区域的置信区间具有通常的参数率的最佳长度。进一步证明了自适应性的缺乏不是由于极小极大框架的保守性,而是从根本上由准确学习偏差的困难造成的。
2015-11-27 math.ST stat.TH
Minimax optimal convex methods for Poisson inverse problems under $\ell_q$-ball sparsity
在弱稀疏性和物理约束下,研究了Poisson反问题的极大极小速率,并给出了一个可实现的凸算法。特别是,我们假设模型$y_i \sim \mbox{Poisson}(Ta_i^{\top}f^*)$的$1 \leq i \leq n$,其中$T \in \mathbb{R}_+$是强度,我们施加弱稀疏$f^* \in \mathbb{R}^p$假设$f^*$位于一个$\ell_q$ -球旋转时,根据正交基$D \in \mathbb{R}^{p \times p}$。此外,由于我们正在模拟真实的物理系统,我们也施加积极性和通量保持约束的矩阵$A = [a_1, a_2,...,a_n]^{\top}$和功能$f^*$。我们证明了极小极大下限为这个模型的规模为$R_q (\frac{\log p}{T})^{1 - q/2}$,值得注意的是,该速率取决于强度$T$,而不是样本大小$n$。我们还表明,$\ell_1$为基础的正则化最小二乘估计达到这个极大极小下界,提供了一个合适的限制特征值条件得到满足。最后证明了对于随机有界系综,只要$n \geq \tilde{K} \log p$(其中$\tilde{K} = O(R_q (\frac{\log p}{T})^{- q/2})$表示一个近似稀疏水平)满足我们的限制特征值条件和物理约束.我们还提供了数值实验,验证我们的均方误差范围。我们…
2017-12-17 math.ST stat.TH
Minimax Semiparametric Learning With Approximate Sparsity
该研究针对高维下精确稀疏假设适用范围有限的问题,形式化近似稀疏性概念,推导其下回归斜率与平均导数的极小极大速率,提出达最优速率的估计器,还发现有序与无序非参数回归的最优性边界存在差异。
2025-07-31 econ.EM math.ST stat.ML
Minimax and adaptive estimation of general linear functionals under sparsity
National University of Singapore(新加坡国立大学)
研究高维稀疏均值向量下线性函数L(θ)=η^Tθ的非渐近最小最大估计,提出结合插值估计和阈值处理的估计器,通过加载依赖稀疏先验得到匹配下界,扩展至非对称噪声和未知噪声方差情况,展示异质性对最小最大和自适应速率的影响。
2026-09-01 math.ST stat.TH
Multiclass classification by sparse multinomial logistic regression
Tel Aviv University(特拉维夫大学);The Open University of Israel(以色列开放大学)
在本文中,我们考虑高维多类分类稀疏多项式逻辑斯谛回归。我们首先提出了一个特征选择过程的基础上惩罚的最大似然模型的大小上的复杂性罚款,并推导出非渐近界的误分类过度风险的分类。我们还建立了相应的极小极大下界推导出他们的紧密性。特别是,我们表明,存在两个政权对应的小和大量的类。在附加的低噪声条件下,可以减小边界。然而,要找到具有复杂性惩罚的惩罚最大似然解,需要在所有可能的模型上进行组合搜索。为了设计一个计算上可行的高维数据的特征选择程序,我们提出了多项式逻辑组Lasso和斜率分类器,并表明它们也实现了极大极小化顺序。
2020-11-19 cs.LG math.ST stat.ME
Sparse Estimation for High-Dimensional Lévy-driven Ornstein--Uhlenbeck Processes from Discrete Observations
University of Twente(特温特大学)
本文提出基于Lasso和Slope估计量对高维莱维驱动奥本海姆过程进行稀疏估计,并推导非渐近oracle不等式,建立最优收敛速率及样本复杂度。
2026-03-06 math.ST stat.TH
Sparse estimation for the drift of high-dimensional Ornstein--Uhlenbeck processes with i.i.d. paths
University of Tokyo(东京大学)
研究高维非平稳Ornstein--Uhlenbeck过程漂移参数的稀疏正则化最大似然估计,证明Lasso和Slope估计器达到极小极大最优收敛速率,并通过数值实验验证性能。
2026-10-14 math.ST stat.TH
Minimax estimation of linear and quadratic functionals on sparsity classes
对于高斯序列模型,我们获得了非渐近极小极大估计率的线性,二次和L2-范数泛函类的稀疏向量和构造最佳估计,达到这些速度。感兴趣的主要对象是类s-稀疏向量,我们还提供完全自适应估计(独立的s和噪声方差),只有grammically慢速率比极大极小的。此外,我们还得到了Lq-球上的Minimax速率,其中0 < q < 2。这种分析表明,在一般情况下,有三个区域的收敛速度,我们称之为稀疏区,密集区和退化区,而第四个区域出现的二次函数的估计。我们证明,与向量的估计相反,稀疏区的最佳速率中的正确对数项为log(d/s^2)而不是log(d/s)。对于稀疏类,线性泛函和L2-范数的估计率在s = sqrt(d)(稀疏区和密集区之间的边界)处具有简单的弯头,并且表现出类似的性能,而二次泛函的估计揭示了更复杂的效果,并且仅基于由向量上的稀疏性条件描述的稀疏性是不可能的。最后,我们将我们的结果估计的L2-范数的问题测试稀疏的替代品。特别是,我们得到了一个非渐近模拟的Ingster-Donoho-Jin理论揭示了一些影响,没有捕捉到以前的渐近分析。
2015-02-02 math.ST stat.TH
The Trimmed Lasso: Sparsity and Robustness
线性回归稀疏建模的非凸罚方法是近年来研究的热点。在这里,我们研究了一个家庭的非凸罚函数,我们称之为修剪套索,并提供了精确的控制所需的稀疏估计水平。我们分析了它的结构性质,并在这样做表明:1)绘制之间的相似性鲁棒统计和鲁棒优化,我们表明,修剪Lasso正则化最小二乘问题可以被看作是一个广义形式的总最小二乘在一个特定的模型的不确定性。相比之下,通过鲁棒优化透镜观察的相同的不确定性模型导致凸SLOPE(或OWL)惩罚。2)此外,在有关修剪的套索常用的稀疏诱导罚函数,我们提供了一个简洁的特征之间的连接修剪的Lasso样的方法和罚函数是坐标方式可分离的,表明修剪的处罚suburbs现有的坐标方式可分离的处罚,严格的遏制一般。3)最后,我们描述了各种精确和启发式算法,现有的和新的,修剪Lasso正则化估计问题。我们包括不同的方法和相应的算法实现之间的比较。
2017-08-15 math.OC math.ST stat.CO
Minimax Signal Detection in Sparse Additive Models
本文研究稀疏可加模型中的信号检测问题,建立一般再生核希尔伯特空间下的极小极大分离速率与自适应检验速率,揭示稀疏性与函数空间选择的交互作用,并纠正索博列夫空间情形下的已有结论。
2024-10-02 math.ST stat.ME stat.ML
Optimality of Graphlet Screening in High Dimensional Variable Selection
考虑一个线性回归模型,其中设计矩阵X具有n行和p列。我们假设(a)p比n大得多,(b)系数向量beta在只有一小部分坐标为非零的意义上是稀疏的,以及(c)格拉姆矩阵G = X ′ X在每行具有相对较少的大坐标(G的对角线被归一化为1)的意义上是稀疏的。G的稀疏性自然地导致了所谓的强依赖图(GOSD)的稀疏性。我们发现一个有趣的信号稀疏性和图形稀疏性之间的相互作用,这确保了在一个广泛的背景下,一组真正的信号分解成许多不同的小尺寸组件的GOSD,不同的组件是断开的。我们提出了Graphlet筛选(GS)作为一种新的变量选择方法,这是一个两阶段的筛选和清洁方法。GS的关键方法创新是使用GOSD来指导筛选和清洗。与计算成本为p^m的m变量蛮力筛选相比,GS在筛选中仅具有p的计算成本(高达一些多log(p)因子)。我们通过极大极小汉明距离来衡量任何变量选择过程的性能。我们表明,在一个非常广泛的类的情况下,GS实现了最佳的收敛速率的汉明距离。有些令人惊讶的是,众所周知的程序子集选择和套索是速率非最佳的,即使在非常简单的设置,甚至当他们的调谐参数是理想的设置。
2014-06-13 math.ST stat.ME stat.ML
Minimax rates of $\ell_p$-losses for high-dimensional linear regression models with additive measurement errors over $\ell_q$-balls
本文研究了在$\ell_p\ (1\leq p<\infty)$ -损失下具有可加误差的高维线性回归的极小极大速率,其中回归参数具有弱稀疏性。我们的下限和上界同意常数因子,这意味着所提出的估计是最小最大最优的。
2019-11-19 math.ST stat.TH
Minimax rates in sparse, high-dimensional changepoint detection
我们研究了一个稀疏变化的检测在一个高维均值向量作为一个极大极小测试问题。我们的第一个主要贡献是得到确切的极小极大检验率在所有参数制度的$n$独立,$p$变量高斯观测。当稀疏度为$\sqrt{p \log \log (8n)}$阶时,该速率呈现相变,并且对样本量具有非常微妙的依赖性:在一定的稀疏度范围内,它涉及到~ $n$中的三重迭代对数因子。此外,在一个密集的渐近制度,我们确定了尖锐的领先常数,而在相应的稀疏渐近制度,这个常数被确定为在一个因素的$\sqrt{2}$。扩展,覆盖空间和时间的依赖性,主要是在密集的情况下,也提供。
2020-11-17 math.ST stat.ME stat.TH
Minimax sparse principal subspace estimation in high dimensions
研究了高维稀疏主成分分析,其中变量数$p$可以远大于观测数$n$,并分析了总体协方差阵的主特征向量所张成的子空间的估计问题.我们引入了$\ell_q$子空间稀疏性的两个互补概念:行稀疏性和列稀疏性。证明了$0\leq q\leq1$的极大极小子空间估计误差的非渐近上下上界。该界对于行稀疏子空间是最优的,对于列稀疏子空间是接近最优的,它们适用于一般类的协方差阵,并且它们表明$\ell_q$约束估计可以在没有限制性尖峰协方差条件的情况下获得最优的Minimax率。有趣的是,当有效噪声方差被适当定义时,速率的形式与稀疏回归的已知结果相匹配。我们的证明采用了一种新的变分$\sinΘ$定理,可能是有用的,在其他正则化谱估计问题。
2014-01-03 math.ST stat.ML stat.TH
Adaptive estimation of the sparsity in the Gaussian vector model
考虑均值为θ的高斯向量模型。我们研究了估计数量的孪生问题|θ|_0的非零分量,并检验|θ|_0小于某个值。为了检验,我们建立了该模型的极大极小分离距离,并引入了极大极小自适应检验。未知方差的情况下的扩展进行了讨论。重写对|θ|_0作为所有假设的多重检验问题{|θ|_0 <= q},我们都得到了一个新的方法来评估稀疏估计的最优性,我们展示了这样一个最优的过程。这种通用方法为估计各种统计模型中信号的复杂性提供了路线图。
2017-03-01 math.ST stat.TH
Optimal False Discovery Control of Minimax Estimator
高维数据分析的核心是两个主要的研究任务:精确的参数估计和正确的支持恢复。现有的文献主要是为了最佳的参数估计或最佳的模型选择结果,但很少有人做了解的估计精度和选择行为之间的潜在的相互作用。在这项工作中,我们的minimax结果表明,估计器的第一类差错控制的性能直接链接到它的$L_2$估计差错率,并揭示了一个权衡的现象之间的收敛速率和错误发现控制:为了达到更好的精度,一个风险产生更多的错误发现。特别是,我们描述了错误发现控制行为的速率最优和速率次优估计在不同的稀疏制度,并发现这两个估计之间的刚性二分法下的近线性和线性稀疏设置。此外,这项工作提供了一个严格的解释之间的不相容现象的选择一致性和率minimaxity已经常观察到的高维文献。
2022-06-23 math.ST stat.TH
Classification with Minimax Fast Rates for Classes of Bayes Rules with Sparse Representation
我们构建了一个分类器,达到收敛速率$\log n/n$稀疏和利润的假设下。本文用一种近似于函数估计的逼近论中的方法得到了这一结果。我们的想法是开发贝叶斯规则的基本系统的$L^2([0,1]^d)$的指标并元集,并假设系数,等于$-1,0 {or} 1$,属于一种$L^1-$球。这个假设可以被看作是一个稀疏性假设,在这个意义上,系数不等于零的比例随着“频率”的增长而减少。最后,收敛速度得到通过使用一个通常的权衡之间的偏差项和方差项。
2006-07-18 math.ST stat.TH
Regularization vs. Relaxation: A conic optimization perspective of statistical variable selection
Department of Mathematics, Washington State University(数学系,华盛顿州立大学);Department of Statistics, University of Connecticut(统计系,康涅狄格大学);Department of Industrial and Systems Engineering, University of Wisconsin-Madison(工业与系统工程系,威斯康星大学麦迪逊分校)
本文从锥优化视角探讨变量选择问题,证明MCP和反Huber惩罚函数可视为视角松弛的特例,并通过半定松弛解决,结合Goemans-Williamson方法获得近似解。
2015-10-20 cs.LG cs.NA math.NA
Learning Sparse Support under Differential Privacy: Adaptive Algorithms and Minimax Limits
Center for Data Science, Zhejiang University(浙江大学数据科学中心);Department of Statistics and Data Science, The Wharton School, University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学沃顿商学院统计与数据科学系)
本研究提出饱和LASSO算法,在差分隐私下实现稀疏高维线性回归的精确支持恢复,无需稀疏性先验,并证明其极小极大最优性,兼顾隐私保护与统计效率。
2026-10-06 math.ST stat.TH
Robust and Well-conditioned Sparse Estimation for High-dimensional Covariance Matrices
School of Statistics and Data Science, Qufu Normal University(曲阜师范大学统计与数据科学学院)
本文提出了一种稳健且良好条件的稀疏协方差矩阵估计方法,通过直接整合条件数约束,确保正定性、数值稳定性和稀疏结构,同时在理论和实验上均表现出优越的性能。
2025-12-29 stat.ME
Minimax theory of estimation of linear functionals of the deconvolution density with or without sparsity
本文考虑了在独立同分布的基础上估计未知反卷积密度$f$的线性泛函$Φ=\int_{-\infty}^\infty φ(x) f(x)dx$的问题。其中$Y_i = θ_i + ξ_i$具有已知的pdf $g$,并且$f$是$θ_i$的pdf。虽然这个问题的各个方面和特殊情况已经处理了一些作者,仍然有许多差距。特别是,对于任意函数$φ$,$Φ$的估计量没有极大极小下界。一般的风险上限只涵盖PDMATHAMT的傅立叶变换存在的情况。此外,没有理论存在估计$Φ$时,观测向量是稀疏的。此外,到目前为止,估计的泛函$Φ_n = n^{-1} \sum_{i=1}^n φ(θ_i)$在间接观测的相关问题已被视为一个单独的问题,没有连接到$Φ$的估计。本文的目的是填补这一空白,并发展一般极小极大估计理论的$Φ$和$Φ_n$。我们提供了一个一般的方法来估计$Φ$(和$Φ_n$),并提供了上和最小最大的风险下限的情况下,功能$φ$是平方可积的。此外,我们将该理论扩展到$φ$的傅里叶变换不存在且$Φ$可以表示为$f$及其衍生物的傅里叶变换的线性泛函的情况。最后,我们推广我们的结果来处理的情况下,矢量$θ$是稀疏的。作为所提出的理论的直接应用,我们获得了多个新的结果,并自动恢复现有的各种问题,如估计的$(2M+1)$ -th绝对矩或广义矩的反卷积密度,估计的混合CDF或估计的混合PDF与经典和Berks…
2015-05-15 math.ST stat.TH
Adapting to Unknown Sparsity by controlling the False Discovery Rate
我们试图恢复一个$n$维矢量观察白噪声,其中$n$是大的,矢量是稀疏的,但稀疏的程度是未知的。我们考虑三种不同的方法来定义稀疏的向量:使用非零项的分数;施加幂律衰减边界上的有序条目;和控制$p$小的$\ell_p$规范。我们得到了一个过程,这是渐近极小极大的$\ell^r$损失,同时在整个范围内的这种稀疏类。最佳过程是由{ \it错误发现率}(FDR)的控制驱动的数据自适应阈值化方案。FDR控制是同步测试中相对较新的创新,确保被拒绝的零假设中至多有一定比例对应于错误拒绝。在我们的处理中,FDR控制参数$q_n$在渐近极大极小性中也起着决定性的作用。如果$q = \lim q_n \in [0,1/2]$和$q_n > γ/\log(n)$在很大范围的稀疏参数空间和损失函数上同时得到尖锐的渐近极小极大性。另一方面,$ q = \lim q_n \in (1/2,1]$迫使风险超过极小极大风险,其因子随$q$而增长。据我们所知,同时推理和渐近决策理论中的思想之间的这种关系是新的。我们的工作提供了一个新的视角,一类模型选择规则,最近已经推出了几个作者。这些新规则强制执行$2 \cdot \log({potential model size} / {actual model size})$形式的复杂性惩罚。我们表现出密切的联系与FDR控制程序的严格控制下的错误发现率。
2005-05-18 math.ST stat.TH
Scaled minimax optimality in high-dimensional linear regression: A non-convex algorithmic regularization approach
经典的高维线性回归问题的快速收敛问题已得到广泛的研究。可以说,在实践中最快的程序之一是迭代硬控制(IHT)。然而,IHT强烈依赖于真实稀疏参数$s$的知识。本文提出了一种新的高维线性回归估计的快速算法。利用估计,支持恢复和优化之间的相互作用,我们实现了最佳的统计精度和快速收敛。我们的程序的主要优点是,它是完全自适应的,使其比最先进的IHT方法更实用。我们的程序达到最佳的统计精度比,例如,经典算法的套索。此外,我们建立了尖锐的最优结果的估计和支持恢复。因此,我们提出了一种新的迭代硬阈值算法的高维线性回归,是规模的最小最大最优(实现的预言,知道稀疏模式的估计误差,如果可能的话),快速和自适应。
2020-08-27 math.ST stat.TH
Optimal Sparsity Testing in Linear regression Model
研究了高维线性回归模型的稀疏性检验问题。问题是测试回归参数$θ^*$的非零分量(也称为稀疏度)的数量是否小于或等于$k_0$。我们查明了这个问题的最小最大分离距离,这相当于量化$k_1$稀疏向量$θ^*$有多远必须从一组$k_0$稀疏向量,以便测试能够拒绝原假设具有高概率。考虑了两种情况。在独立情景中,协变量为i.i.d.。正态分布,噪声水平已知。在一般情况下,协变量的协方差阵和噪声水平都是未知的。虽然在这两种情况下的极大极小分离距离不同,但它们实际上都取决于$k_0$和$k_1$,说明对于这种复合测试问题,空值和备择假设的大小都起着关键作用。
2020-04-23 math.ST stat.TH
A minimax optimal approach to high-dimensional double sparse linear regression
针对高维双稀疏线性回归问题,提出动态更新阈值的IHT-style迭代硬阈值流程,证明其极小极大最优性,设计自适应方案应对未知稀疏度与噪声,实现更优估计与支撑集恢复效果。
2024-12-09 math.ST stat.TH
Nearly optimal minimax estimator for high-dimensional sparse linear regression
我们提出了一个很好的研究统计估计问题的估计:估计的线性回归模型与软稀疏约束($\ell_q$约束与$0<q\leq1$)在高维设置。我们首先提出了一个家庭的估计,称为投影最近邻估计,并显示,通过使用凸几何的结果,这种估计是在一个对数因子的最佳任何设计矩阵。然后利用[SIAM J. COMPUT. 36(2007)1764-1776],我们获得了用于计算任何这样的估计任务的极大极小风险的近似算法,并且还获得了用于$\ell_1$稀疏约束的重要情况的多项式时间近似最优估计器。尽管对这个问题进行了数十年的研究,但以前只知道特殊情况下的结果。当参数半径未知时,我们也将该方法推广到自适应的情况。
2013-11-08 math.ST stat.TH
Sparse Signal Detection in Heteroscedastic Gaussian Sequence Models: Sharp Minimax Rates
本文研究异方差高斯序列模型中针对已知稀疏度的信号检测问题,刻画了极小化极大分离半径的匹配上下界,推导出最优检验,并揭示了分离半径随稀疏度、$L^t$ 度量与异方差轮廓变化的新相变现象。
2023-08-02 math.ST stat.ML stat.TH
Minimax Rates for High-dimensional Double Sparse Structure over $\ell_u(\ell_q)$-balls
针对兼具组间与组内稀疏性的高维双重稀疏结构,论文提出度量熵下界技术并建立匹配上下界,揭示相变现象,且给出最优 DSIHT 回归算法。
2023-07-18 math.ST stat.TH
Pattern recovery by SLOPE
本文研究了高维回归中SLOPE的模式恢复问题,给出了未知回归系数向量的SLOPE模式恢复的充分必要条件,涵盖稀疏性和聚类性质的理论推导。
2025-09-17 math.ST stat.TH
Sparsity meets correlation in Gaussian sequence model
本文研究等相关高斯序列模型中稀疏信号的极小极大估计,发现速率随p-2s变化并出现相变,提出利用高斯特性的核众数估计器以实现最优速率。
2025-01-22 math.ST stat.ME stat.TH
Minimax Lower Bounds for Linear Independence Testing
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
线性独立性检验是一个基本的信息理论和统计问题,可以提出如下:给定$n$点$\{(X_i,Y_i)\}^n_{i=1}$从$p+q$多维分布,其中$X_i \in \mathbb{R}^p$和$Y_i \in\mathbb{R}^q$,确定是否$a^T X$和$b^T Y$是不相关的每个$a \in \mathbb{R}^p, b\in \mathbb{R}^q$或没有。我们给这个问题的极大极小下界(当$p+q,n \to \infty$,$(p+q)/n \leq κ< \infty$,没有稀疏性假设)。总之,我们的结果意味着,对于任何程序(测试),$n$必须至少与$\sqrt {pq}/\|Σ_{XY}\|_F^2$一样大才具有非平凡功效,其中$Σ_{XY}$是$X,Y$的互协方差矩阵。我们还提供了一些证据,下界是紧的,连接到两个样本测试和回归在特定的设置。
2016-01-23 cs.IT cs.LG math.IT
Testability of high-dimensional linear models with non-sparse structures
近年来,在可能非稀疏的高维模型下理解统计推断得到了广泛的关注。对于一个给定的回归系数的组成部分,我们表明,问题的难度取决于相应行的协变量的精度矩阵的稀疏性,而不是回归系数的稀疏性。我们开发了统一的和基本上统一的不可测试性的新概念,允许在广泛的替代品的测试的局限性的研究。一致不可测性确定了一个备选方案的集合,使得任何检验对该组中任何备选方案的功效渐近至多等于标称大小。新的建设的影响,包括新的极大极小可测性的结果,在目前的结果形成鲜明对比,不依赖于稀疏的回归参数。我们确定了新的可测试性和功能相关性之间的权衡。特别是,我们表明,在弱特征相关性的模型中,极大极小下界可以通过测试,其功率具有$\sqrt{n}$率,而不管模型稀疏性的大小。
2019-11-25 math.ST stat.ME stat.ML
Minimax Optimal Rates for Poisson Inverse Problems with Physical Constraints
本文考虑了在泊松噪声和物理约束条件下求解稀疏反问题的基本极限。这样的问题出现在各种应用中,包括基于压缩感测的光子限制成像系统。压缩感知和相关逆问题中的大多数先前理论结果适用于噪声为i.i.d.的理想化设置,并且不考虑依赖于信号的噪声和物理感测约束。泊松压缩感知与信号相关的噪声和物理约束的先前结果提供了上界的均方误差性能的一个特定类别的估计。然而,不知道这些界限是否紧密,或者其他估计量是否可以实现更好的性能。本文给出了在物理约束条件下稀疏Poisson反问题均方误差的极小极大下界。我们的下界由极大极小上界补充。我们的上界和下界揭示了由于泊松噪声模型、稀疏性约束和物理约束之间的相互作用:(i)均方误差不依赖于样本量$n$,而只是确保感知矩阵满足RIP类条件,并且输入信号的强度$T$起着关键作用;以及(ii)均方误差具有两个不同的状态,低强度状态和高强度状态,并且从低强度状态到高强度状态的转变点取决于输入信号$f^*$。在低强度区域中,均方误差与$T$无关,而在高强度区域中,均方误差缩放为$\frac{s \log p}{T}$,其中$s$是稀疏水平,$p$是像素或参数的数量,而$T$是信号强度。
2014-03-25 math.ST stat.TH