Estimation from Non-Linear Observations via Convex Programming with Application to Bilinear Regression
Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院)
我们提出了一个计算效率的估计,制定为一个凸计划,为广泛的一类非线性回归问题,涉及凸(DC)的非线性差异。所提出的方法可以被视为[10]中针对凸非线性回归制定和分析的“锚定回归”方法的重要扩展。我们的主要假设,除了其他温和的统计和计算假设,是在地面真值的观测函数的梯度的平均值的某种近似预言的可用性。在此假设下,并使用PAC-Bayesian分析,我们表明,所提出的估计产生一个准确的估计,具有很高的概率。作为一个具体的例子,我们研究了所提出的框架中的双线性回归问题的高斯因子和量化的样本复杂性,准确的恢复。此外,我们描述了一个计算易处理的计划,可证明所需的近似预言机在考虑双线性回归问题。
2019-03-28 cs.LG math.OC stat.CO
Training Experimentally Robust and Interpretable Binarized Regression Models Using Mixed-Integer Programming
Monash University(莫纳什大学)
在本文中,我们探索基于模型的方法来训练强大的和可解释的二进制回归模型的多类分类任务使用混合编程(MIP)。我们的MIP模型通过使用加权目标来平衡预测余量和模型大小的优化:最小化错误分类的训练实例的总余量,最大化正确分类的训练实例的总余量,并最大化整体模型正则化。我们进行了两组实验来测试我们的MIP模型的分类精度在标准和损坏版本的多个分类数据集,分别。在第一组实验中,我们表明,我们的MIP模型优于一个等效的伪布尔优化(PBO)模型,并取得了竞争力的结果,逻辑回归(LR)和梯度下降(GD)在标准数据集的分类精度。在第二组实验中,我们表明我们的MIP模型优于其他模型(即,GD和LR)在大多数损坏数据集的分类准确性方面。最后,我们直观地展示了我们的MIP模型在MNIST数据集上的学习参数的可解释性。总体而言,我们展示了使用MIP训练鲁棒和可解释的二值化回归模型的有效性。
2022-03-19 cs.LG
Multivariate quantiles and multiple-output regression quantiles: From $L_1$ optimization to halfspace depth
基于Koenker和Bassett的传统回归分位数的方向版本,引入了一个新的多元分位数概念,用于多元位置和多输出回归问题。在他们的经验版本中,这些分位数可以通过线性规划技术有效地计算。建立了一致性、Bahadur表示和渐近正态性结果。最重要的是,由这些分位数生成的轮廓与经典的半空间深度轮廓相一致,与Tukey的名字相关联。这种关系不仅允许通过参数线性规划进行有效的深度等值线计算,而且还允许从分位数向深度全域转移诸如Bahadur表示的渐近结果。最后,线性规划对偶开辟了一条道路,有前途的发展,在深度相关的多元秩为基础的推理。
2010-02-24 math.ST stat.TH
A dynamic programming approach for generalized nearly isotonic optimization
形状限制统计估计问题已经被广泛研究,在信号处理、生物信息学和机器学习中具有许多重要的实际应用。本文提出并研究了一个广义近保序优化(GNIO)模型,它可以作为特例恢复形状约束统计回归中的许多经典问题,如保序回归、近保序回归和单峰回归问题.我们开发了一个有效的和易于实现的动态规划算法求解所提出的模型,其递归性质仔细发现和利用。对于特殊的$\ell_2$问题,讨论了算法的实现细节和最优${\cal O}(n)$运行时间分析.数值实验,包括我们的方法之间的比较,强大的商业求解器Guesthouse,和现有的快速算法求解$\ell_1$和$\ell_2$ -GNIO问题,在模拟和真实数据集上,展示了我们提出的算法在解决大规模GNIO问题的高效率和鲁棒性.
2022-10-10 math.OC stat.CO
On the Generalization Bounds of Symbolic Regression with Genetic Programming
Institute of Science Tokyo, Yokohama, Japan(东京科学研究所, Yokohama, 日本);CyberAgent, Shibuya, Japan(CyberAgent, Shibuya, 日本)
本文对基于遗传规划的符号回归进行学习理论分析,推导出在树大小、深度和可学习常数约束下的泛化界,将泛化差距分解为结构选择和常数拟合两个可解释分量,为遗传规划中的常用实践提供理论依据。
2026-06-15 cs.LG cs.NE
Subset Selection for Multiple Linear Regression via Optimization
多元线性回归中的子集选择旨在选择候选解释变量的子集,以权衡拟合误差(解释能力)和模型复杂性(选择的变量数量)。我们建立数学规划模型的回归子集选择的基础上均方误差和绝对误差,最小冗余最大相关标准。所提出的模型进行了测试,使用线性规划为基础的分支定界算法与定制的有效的不等式和大M值,并与文献中的算法进行比较。对于高维情形,基于数学规划模型和核集概念,提出了一种迭代启发式算法,并推导出一种随机化算法,以保证算法收敛于全局最优解.从计算实验中,我们发现我们的模型很快找到了一个高质量的解决方案,而其余的时间都花在证明最优性上;迭代算法在相对较短的时间内找到了解决方案,并且与最先进的算法相比具有竞争力;不建议使用ad-hoc大M值。
2020-01-13 stat.ML
Exact computation of GMM estimators for instrumental variable quantile regression models
证明了工具变量分位数回归(IVQR)模型的广义矩估计问题可以等价地转化为一个混合整数二次规划问题.这使得精确计算IVQR模型的GMM估计量。我们通过蒙特卡罗实验和应用程序的鱼的需求说明了我们的算法的实用性。
2017-03-28 stat.CO
Post-selection inference in generalized linear models via parametric programming
University of South Carolina(南卡罗来纳大学)
本文提出一种统一框架,用于在广义线性模型中基于Lasso变量选择进行回归系数推断,通过将最大似然估计与最小二乘估计类比,提出基于线性化伪响应和协变量数据的后选择推断方法,并通过仿真实验验证其有效性。
2026-03-25 stat.ME
Some Counterexamples Concerning Maximal Correlation and Linear Regression
给出了一类关于线性回归与最大相关关系的例子。更确切地说,这些例子表明,如果两个随机变量彼此具有(严格)线性回归,那么它们的最大相关性不一定等于它们的(绝对)相关性。
2012-06-29 math.ST stat.TH
Quantile regression for compositional covariates
分位数回归是探索响应变量与其协变量之间关系的一种非常重要的工具。受Lin et al.(2014)提出的成分协变量的LASSO均值回归的启发,我们考虑了无惩罚和惩罚函数的分位数回归。我们开发了基于线性规划的计算算法。数值研究表明,我们的方法提供了更好的替代比平均回归在许多设置下,特别是对于重尾或偏态分布的误差项。最后,我们研究了脂肪数据使用所提出的方法。
2020-06-01 stat.ME
MIP-BOOST: Efficient and Effective $L_0$ Feature Selection for Linear Regression
数学规划的最新进展使混合最优化成为在回归问题中选择特征的流行正则化方法的一个有竞争力的替代方案。这种方法无疑具有基本的吸引力和多功能性,但也提出了重要的挑战。在这里,我们提出了MIP-BOOST,一个标准的混合编程特征选择的修订版,减少了调整关键稀疏边界参数的计算负担,并提高了性能的特征共线性和信号的性质和强度不同的存在。最终的结果是一个更有效的和有效的$L_0$功能选择方法的实际规模和复杂性的应用程序,严格的交叉验证调整和精确优化相关的混合并行程序的基础上。通过三个独立但协同的建议,实现了在现实场景中的计算可行性和改进的性能。
2019-09-30 stat.ME
Testing for linearity in boundary regression models with application to maximal life expectancies
我们考虑一个误差为a.s.的回归模型。阴性因此,回归函数不是观测值的期望值,而是其支持的右端点。我们开发了两个拟合优度检验的假设,即回归函数是一个仿射函数,研究的渐近分布的检验统计量,以近似固定的大小的测试,推导出其有限样本性质的基础上模拟和应用它们的预期寿命数据。
2020-09-30 math.ST stat.TH
Error Propagation in Dynamic Programming: From Stochastic Control to American Option Pricing
EPFL - Swiss Finance Institute (SFI)(瑞士联邦理工学院-瑞士金融研究所)
本文提出离散时间随机最优控制中值函数估计的误差分解与逐时间步控制方法,并分析误差从到期日向初始阶段的反向传播,最终应用于美式期权定价。
2026-10-05 cs.LG q-fin.CP q-fin.PR
Sparse maximum likelihood estimation for regression models
本文通过似然比置信区域的渐近性质,提出一种具有稀疏最大似然估计解释的一致模型选择准则,可识别所有活跃变量并优于传统信息准则。
2024-04-08 math.ST stat.TH
Graph-Structured Multi-task Regression and an Efficient Optimization Method for General Fused Lasso
我们考虑学习结构化多任务回归的问题,其中输出由通过图形相关的多个响应组成,并且相关的响应变量以稀疏但协同的方式依赖于共同的输入。以前的方法,如l1/l2正则化多任务回归假设所有的输出变量都与输入同等相关,尽管在许多现实世界的问题中,输出是以复杂的方式相关的。在本文中,我们提出了图引导融合套索(GFlasso)的结构化多任务回归,利用图结构的输出变量。我们引入了一种新的基于融合惩罚的惩罚函数,以鼓励高度相关的输出共享一组共同的相关输入。此外,我们提出了一种简单而有效的近似梯度方法来优化GFlasso,该方法也可以应用于任何具有凸光滑损失和任意图结构上定义的一般融合惩罚的优化问题。通过利用非光滑“融合惩罚”的结构,我们的方法实现了比标准的一阶方法,次梯度方法更快的收敛速度,并且比广泛采用的二阶锥规划和二次规划公式具有更大的可扩展性。此外,我们还分析了GFlasso模型的一致性。实验结果不仅证明了GFlasso优于标准套索,而且还显示了我们的近似梯度方法的效率和可扩展性。
2010-05-20 cs.LG math.OC stat.ML
On the Asymptotic Normality of the Conditional Maximum Likelihood Estimators for the Truncated Regression Model and the Tobit Model
本文研究了截断截尾回归模型和Tobit模型的条件极大似然估计的渐近正态性。我们证明了在Hayashi(2000)\footnote{see page 516, and page 520 of Hayashi (2000).}关于这两个模型的条件ML估计的渐近正态性的证明是正确的,即充分条件是$\mathbf{x_tx'_t}$的非奇异性.
2008-02-05 math.PR math.ST stat.TH
Maximum Optimality Margin: A Unified Approach for Contextual Linear Programming and Inverse Linear Programming
Stanford University(斯坦福大学);Imperial College London(帝国理工学院)
本文提出最大最优性间隔方法,通过下游优化的最优性条件设计机器学习损失函数,统一解决情境线性规划与逆线性规划问题,仅需最优解观测值,兼具计算效率与理论保证。
2023-05-28 cs.LG math.OC stat.ML
Dual Regression
我们提出了对偶回归作为替代的分位数回归过程的全球估计的条件分布函数在最小的假设。对偶回归提供了分位数回归过程的所有解释能力,同时避免了修复分位数回归在实践中经常产生的相交条件分位数表面的需要。我们的方法引入了一个数学规划表征的条件分布函数,在其最简单的形式,是一个双重计划的同时估计线性位置-尺度模型。我们应用我们的一般特征的规格和估计的灵活类的条件分布函数,并提出相应的经验对偶回归过程的渐近理论。
2018-09-23 econ.EM stat.AP stat.ME
Quantile Regression with Interval Data
研究了观测值为集值时分位数和分位数回归参数的识别问题。我们定义了随机集的分位数的识别集的方式,扩展了规则随机变量的分位数的定义。然后,我们给出了尖锐的特点,这套扩展的概念,从随机集理论。对于分位数回归参数,我们证明了识别集的特征在于一个系统的条件矩不等式。这一特征扩展了正则随机变量的参数分位数回归。估计和推理理论的连续情况下,离散的情况下,非参数条件分位数,参数分位数回归。提出了一种集线性规划的快速算法。蒙特卡罗实验支持我们的理论性质。
2020-04-09 stat.ME
Maximum Likelihood Ridge Regression
我的第一篇专门关于岭回归的论文发表在《技术计量学》上,并被选为1975年亚特兰大联合统计会议的特邀报告。不幸的是,该文件载有各种各样的细节和结果。幸运的是,加里·麦克唐纳发表的那篇论文的讨论主要集中在我在正态分布理论下使用的极大似然估计。在本文中,我回顾了1975年至2022年期间我发表的所有四篇岭型研究论文中的一些结果,重点介绍了极大似然发现,这些发现在回归收缩的实际应用中似乎是最重要的。
2022-07-25 stat.ME
On the stochastic restricted Liu-type maximum likelihood estimator in logistic regression
为了克服多重共线性,当线性约束是随机的时,我们通过将Liu型极大似然估计(Inan and Erdo- GAN,2013)结合到逻辑斯谛回归模型中,提出了随机约束Liu型最大似然估计。我们还讨论了新的估计量的性质。此外,我们还给出了新估计量中偏置参数的选择方法。最后,仿真研究显示了新的估计器的性能。
2017-10-06 stat.ME
Maximum Likelihood Estimation of Gaussian Cluster Weighted Models and Relationships with Mixtures of Regression
加权模型(CWM)是一种混合方法,用于对响应变量和一组解释变量的联合概率进行建模。根据极大似然方法,通过期望最大化算法估计参数。在高斯假设下,分析了类加权模型的完全数据似然函数。进一步,在适当的假设下,我们证明了高斯聚类加权模型的似然函数的最大化导致了有限混合回归和有限混合伴随变量回归的相同的参数估计.在这个意义上,后者可以被认为是高斯聚类加权模型的嵌套模型。
2013-08-08 stat.CO
Approximate maximum likelihood estimators for linear regression with design matrix uncertainty
在本文中,我们考虑在运营商或设计矩阵的任意噪声的回归问题。这种表征适当地模拟了许多回归量中具有不确定性的物理现象。虽然这个问题已经被广泛研究了普通/总最小二乘,并通过模型,隐含或明确地假设高斯,较少注意到改善估计的回归问题下的一般不确定性的设计矩阵。为了解决在处理随机变量和的分布时遇到的困难,我们依靠鞍点方法来估计密度,并形成近似的对数似然最大化。我们表明,所提出的方法与其他经典方法相比表现良好。
2021-04-07 cs.NA math.NA math.OC
Zoetrope Genetic Programming for Regression
MyDataModels;INRIA Saclay(法国国家信息与自动化研究所萨克雷中心)
Zoetrope遗传程序设计(ZGP)算法基于数学表达式的原始表示,目标是进化符号回归。Zoetrope表示从终端集开始,在部分表达式之间进行重复融合操作。个体内部的重复融合逐渐产生更复杂的表达,最终形成可以被视为新特征的东西。然后将这些特征线性组合以最佳拟合训练数据。然后,ZGP个体经历特定的交叉和变异算子,并且在父母和后代之间进行选择。使用大量的公共领域回归数据集对ZGP进行了验证,并与其他符号回归算法以及传统的机器学习算法进行了比较。ZGP达到了最先进的性能,这两种类型的算法,并证明了较低的计算时间相比,其他符号回归方法。
2021-02-26 cs.AI cs.LG cs.NE
A Probabilistic Linear Genetic Programming with Stochastic Context-Free Grammar for solving Symbolic Regression problems
传统的线性遗传编程(LGP)算法仅基于选择机制来指导搜索。遗传操作员将个体的随机部分组合或突变,而不知道结果是否会导致更适合的个体。概率模型构建遗传编程(PMB-GP)方法被提出来通过概率模型来克服这个问题,该概率模型捕获适合个体的结构并使用它来采样新个体。这项工作提出了使用LGP与随机上下文无关文法(SCFG),有一个概率分布,根据选定的个人更新。我们提出了一种方法,使文法适应LGP的线性表示。与建议的概率方法进行测试,并与两个混合的方法,在几个符号回归基准问题表明,结果是统计上优于传统的LGP。
2017-04-03 cs.NE math.PR stat.ML
Evolution of Covariance Functions for Gaussian Process Regression using Genetic Programming
University of Applied Sciences Upper Austria(上奥地利应用科学大学)
在这方面的贡献,我们描述了一种方法来发展高斯过程的复合协方差函数使用遗传编程。高斯过程和类似的基于核的模型(如SVM)的一个关键方面是,协方差函数应该适应建模数据。通常,平方指数协方差函数用作默认值。但是,这可能导致错误指定的模型,无法很好地拟合数据。在所提出的方法中,我们使用的协方差函数和遗传编程的语法组成搜索空间的句子,可以从语法。我们测试了所提出的方法从二维测试功能的合成数据,并在莫纳罗亚山CO2时间序列。结果表明,我们的方法是可行的,找到比默认协方差函数表现得更好的协方差函数。对于CO2数据集的复合协方差函数被发现,匹配的手调协方差函数的性能。
2013-05-22 cs.LG cs.NE stat.ML
Guiding Multi-Objective Genetic Programming with Description Length Improves Symbolic Regression Solutions
Astrophysics, University of Oxford(牛津大学天体物理学系);Institute of Cosmology & Gravitation, University of Portsmouth(朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所)
本文研究了如何利用描述长度(DL)和分数贝叶斯因子(FBF)作为数据高效的方法,替代启发式方法来选择泛化性好的紧凑表达式,从而改进符号回归的解决方案。
2026-05-21 cs.NE stat.ML
Learning Optimal Control of Synchronization in Networks of Coupled Oscillators using Genetic Programming-based Symbolic Regression
University of Potsdam(波茨坦大学);Ambrosys GmbH(安布罗西斯有限公司)
本文提出一种基于遗传编程的多目标优化方法,用于推断驱动耦合振子网络从同步到非同步及反之的最优控制函数,通过可解释的符号形式实现有效控制。
2018-03-20 cs.SY eess.SY nlin.AO
Symbolic Regression using Mixed-Integer Nonlinear Optimization
IBM Research AI(IBM研究院人工智能部门);University of Minnesota(明尼苏达大学);IBM Research - Almaden(IBM阿尔马登研究院)
符号回归(Symbolic Regression,SR)问题的目标是找到一个没有预先指定形式的回归函数,但是可以由一系列运算符组成的任何函数,这是机器学习中的一个难题,无论是理论上还是计算上。基于遗传编程的方法在非常大的函数空间上进行搜索,是解决SR问题最常用的方法。在过去的十年中提出的另一种数学规划方法是将最优符号表达式表示为最小化某个目标的连续和离散变量上的非线性方程组的解,并通过混合整数非线性规划问题的全局求解器来求解该系统。基于后一种方法的算法通常非常慢。我们提出了一个混合算法,结合了混合整数非线性优化与显式枚举,并采用了从维数分析的约束。我们表明,我们的算法是有竞争力的,对于一些合成数据集,一个国家的最先进的SR软件和最近的物理启发的方法称为AI费曼。
2020-06-11 cs.LG stat.ML
Interaction-Transformation Evolutionary Algorithm for Symbolic Regression
Federal University of ABC(ABC联邦大学)
交互转换(IT)是符号回归的一种新表示,它将搜索空间限制为更简单但表达性更强的函数形式。这种表示的优点是创建了一个更平滑的搜索空间,不像遗传编程中使用的常用表示--表达式树所生成的空间。本文介绍了一种进化算法,能够进化的人口IT表达式只支持的变异算子。结果表明,这种表示是能够找到更好的近似真实世界的数据集相比,传统的方法和最先进的遗传编程算法。
2020-09-20 cs.LG cs.NE stat.ML
An evolutionary approach for discovering non-Gaussian stochastic dynamical systems based on nonlocal Kramers-Moyal formulas
School of Automation, Nanjing University of Science and Technology(南京理工大学自动化学院);Great Bay University(大湾区大学)
本文提出演化符号稀疏回归方法,结合非局部Kramers-Moyal公式、遗传编程与稀疏回归,从样本路径数据中提取含高斯和非高斯噪声的随机动力系统,并通过多个示例模型验证其有效性。
2024-09-29 cs.LG cs.NE math.DS
Towards Vertical Privacy-Preserving Symbolic Regression via Secure Multiparty Computation
针对纵向数据划分场景下符号回归的隐私保护空白,提出基于安全多方计算的联合建模方法,实现与集中式方案相当的性能同时保障数据隐私。
2023-07-22 cs.CR stat.ML
Faithful Variable Screening for High-Dimensional Convex Regression
研究了凸非参数回归中的变量选择问题。假设真实的回归函数是凸的和稀疏的,我们开发了一个筛选程序来选择一个包含相关变量的变量子集。我们的方法是一个两阶段的二次规划的方法,估计一个一维的凸函数,其次是一维凹回归拟合残差的总和。与以前的稀疏加性模型的方法相比,优化是有限维的,不需要平滑的调整参数。在适当的假设下,我们证明了该程序在人口环境中是忠实的,不会产生假阴性。我们给出了有限样本统计分析,并介绍了有效地进行所需的二次规划的算法。该方法在计算和统计上优于拟合完整模型,为凸回归中的变量筛选提供了一种有效、实用的方法。
2014-11-18 math.ST stat.ML stat.TH
Dual Instrumental Variable Regression
Max Planck Institute for Intelligent Systems(马克斯·普朗克智能系统研究所);ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);Booth School of Business(布斯商学院);University of Chicago(芝加哥大学)
我们提出了一种新的算法,非线性工具变量(IV)回归,DualIV,它简化了传统的两阶段的方法,通过一个双制定。受随机规划中问题的启发,我们证明了非线性IV回归的两阶段过程可以重新表述为一个凸-凹鞍点问题。我们的配方使我们能够绕过第一阶段的回归,这是一个潜在的瓶颈,在现实世界中的应用。我们开发了一个简单的基于内核的算法与基于此配方的解析解。实证结果表明,我们是有竞争力的现有的,更复杂的非线性工具变量回归算法。
2020-10-24 cs.LG econ.EM stat.ML
Probabilistic Programming with Gaussian Process Memoization
Royal Holloway, University of London(伦敦大学皇家霍洛威学院);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
高斯过程(GPs)是统计学、机器学习、机器人学、计算机视觉和科学计算中广泛使用的工具。然而,尽管它们很受欢迎,但它们很难应用;除了最简单的分类或回归应用程序之外,所有应用程序都需要对复杂的协方差函数进行规范和推断,而这些函数不允许简单的分析后验。本文展示了如何嵌入高斯过程中的任何高阶概率程序设计语言,使用基于记忆的习惯用法,并通过实现和扩展经典和国家的最先进的GP应用程序演示其实用性。高斯过程的接口,称为gptom,将任意实值计算过程作为输入,并返回一个统计仿真器,该仿真器会在调用原始过程并记录其输入输出行为时自动改进。gptom的灵活性说明通过三个应用程序:(i)强大的GP回归与分层超参数学习,(ii)发现符号表达式的时间序列数据通过完全贝叶斯结构学习的随机语法生成的内核,和(iii)一个强盗配方的贝叶斯优化与自动推理和动作选择。所有应用程序都共享一个50行的Python库,每个应用程序只需要不到20行的概率代码。
2016-01-05 cs.AI cs.LG stat.ML
Maximum Correntropy Criterion Regression models with tending-to-zero scale parameters
Anhui University(安徽大学)
在统计学习的框架下,最大相关熵准则回归(MCCR)模型在尺度参数取定值或趋于无穷大时得到了很好的研究。研究尺度参数趋于零的MCCR模型。当样本量$n$趋于无穷大时,MCCR模型的最优学习率在渐近意义下为${\mathcal{O}}(n^{-1})$.在有限样本情况下,比较了MCCR、Huber和最小二乘回归模型的稳健性。最后给出了这三种方法在实际数据上的应用。
2021-10-25 cs.LG stat.ML
Maximin Optimization for Binary Regression
Hebrew University of Jerusalem(耶路撒冷希伯来大学);Tel Aviv University(特拉维夫大学);Google Research(谷歌研究院)
我们考虑二进制权重的回归问题。这种优化问题在量化学习模型和数字通信系统中普遍存在。一种自然的方法是使用梯度上升下降法的变体来优化相应的拉格朗日量。即使在凹凸情况下,这样的极大极小技术仍然知之甚少。非凸二元约束可能导致虚假的局部极小值。有趣的是,我们证明了这种方法在低噪声条件下的线性回归以及具有少量离群值的鲁棒回归中是最优的。在实际应用中,该方法在具有交叉熵损失的回归和非凸多层神经网络中也有很好的效果。总之,我们的方法突出了鞍点优化学习约束模型的潜力。
2020-11-28 cs.LG math.OC stat.ML