流数据自适应随机优化:O(dN)运算的牛顿法

本文提出了一种适用于流数据场景的自适应随机优化方法,通过改进牛顿法实现O(dN)计算复杂度,有效解决了高维流数据优化中的病态条件问题,性能优于传统一阶和二阶方法。

摘要

随机优化方法在流数据领域面临新的挑战,这些数据具有持续流动、大规模和高维度的特点。虽然一阶方法(如随机梯度下降)是处理此类数据的自然选择,但它们往往难以应对病态条件问题。相比之下,二阶方法(如牛顿法)提供了潜在的解决方案,但在大规模流应用中计算成本过高。本文提出了自适应随机优化方法,能在流数据环境下有效解决病态条件问题。具体而言,我们提出了计算复杂度与一阶方法相同(O(dN),其中d为维度/特征数,N为数据点数)的自适应免逆随机拟牛顿法。理论分析证明了其渐近效率,实证研究表明其在复杂协方差结构和不良初始化场景中的有效性。特别地,我们证明自适应拟牛顿法可以优于或匹配现有的一阶和二阶方法。

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