Li, Cai & Li (2020) Transfer learning for high-dimensional linear regression: prediction, estimation, and minimax optimality, arXiv.
Introduction
- Target model:
,
.
,
can be larger than
.
: number of nonzero elements of
.
is much smaller than
.
- Auxiliary models:
,
,
.
と
は一般的に異なる.しかしもし両者が近い値をとるならば,target model をより効率的に推定できるかもしれない.
- Let
. "Informative" auxiliary samples を次の集合で定義する:
\begin{align*} \mathcal{A}_q := \{k : ||\delta^{(k)}||_q \le h \}, \;\; \text{for} \;\; q \in [0,1] \end{align*}
が小さいほど
は informative.
が空集合であることも許容.
Estimation with known informative auxiliary samples
- Let
.
Oracle trans-Lasso algorithm
for some
- Let
, where
for some
.
の probability limit を
とする.また,
である.
- Parameter space:
- 各
について,
i.i.d. Gaussian +
i.i.d. sub-Gaussian など仮定し,それらの下で以下を得る:
Theorem 1.
が空集合の時は右辺は
.これは通常のLassoと同じレート.
ならば転移学習によって効率性が改善する.つまり,
のほうが
よりはるかに sparse である必要.
Theorem 2.
- Theorem 1 + Theorem 2 => Oracle trans-Lasso は minimax rate optimal.
Unknown Set of Informative Auxiliary Samples
- Let
denote the sum of squared prediction error under
, and
denote an
-dimensional simplex.
Oracle trans-Lasso algorithm
- Let
be a random subset of
.
- Construct
candidate sets of
,
with
.
- 各
と
を用いて trans-Lasso を回す.その結果を
とする.
- Compute
Output
.
を空集合にしておくことで,auxiliary sample が完全に uninformative でも結果が(そこまで)悪化しないように保険.
ならば Oracle trans-Lasso に近い結果が期待できる.
として
すべての組み合わせを考えるのは計算が大変(理論的にはOK??).
- どうやって
を決めればいい?
の構成により,
と
では前者のほうがより sparse.
が sparse な
-th sample から
に追加すればよい.ただし
は未知なので
と
を用いて推定.具体的な手順は論文参照.
諸々の仮定の下で以下を得る:
Theorem 3.