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2022 article

Stochastic Multilevel Composition Optimization Algorithms with Level-Independent Convergence Rates

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2Institutions déclarées
2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : us, ca. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

In this paper, we study smooth stochastic multilevel composition optimization problems, where the objective function is a nested composition of $T$ functions. We assume access to noisy evaluations of the functions and their gradients, through a stochastic first-order oracle. For solving this class of problems, we propose two algorithms using moving-average stochastic estimates, and analyze their convergence to an $\epsilon$-stationary point of the problem. We show that the first algorithm, which is a generalization of [S. Ghadimi, A. Ruszczynski, and M. Wang, SIAM J. Optim., 30 (2020), pp. 960--979] to the $T$ level case, can achieve a sample complexity of $\mathcal{O}_T(1/\epsilon^6)$ by using minibatches of samples in each iteration, where $\mathcal{O}_T$ hides constants that depend on $T$. By modifying this algorithm using linearized stochastic estimates of the function values, we improve the sample complexity to $\mathcal{O}_T(1/\epsilon^4)$. This modification not only removes the requirement of having a minibatch of samples in each iteration, but also makes the algorithm parameter-free and easy to implement. To the best of our knowledge, this is the first time that such an online algorithm designed for the (un)constrained multilevel setting obtains the same sample complexity of the smooth single-level setting, under standard assumptions (unbiasedness and boundedness of the second moments) on the stochastic first-order oracle.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Stochastic Multilevel Composition Optimization Algorithms with Level-Independent Convergence Rates
Date Crossref
25/04/2022
Éditeur
Society for Industrial & Applied Mathematics (SIAM)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Stochastic Gradient Optimization TechniquesSparse and Compressive Sensing TechniquesComplexity and Algorithms in Graphs

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