Fully corrective boosting with arbitrary loss and regularization

We propose a general framework for analyzing and developing fully corrective boosting-based classifiers. The framework accepts any convex objective function, and allows any convex (for example, lp-norm, p ≥ 1) regularization term. By placing the wide variety of existing fully corrective boosting-based classifiers on a common footing, and considering the primal and dual problems together, the framework allows direct com- parison between apparently disparate methods. By solving the primal rather than the dual the framework is capable of generating efficient fully-corrective boosting algorithms without recourse to sophisticated convex optimization processes. We show that a range of additional boosting-based algorithms can be incorporated into the framework despite not being fully corrective. Finally, we provide an empirical analysis of the per- formance of a variety of the most significant boosting-based classifiers on a few machine learning benchmark datasets.Chunhua Shen, Hanxi Li, Anton van den Henge

Комбінаторна оптимізація та нечіткі множини (КОНеМ-2013)

Комбінаторна оптимізація та нечіткі множини (КОНеМ-2013): матеріали IІІ Всеукр. наук. семінару (м. Полтава, 30-31 серп. 2013р.) / за ред. О.О. Ємця. - Полтава: ПУЕТ, 2013. - 87 с.- Текст укр., рос

Комбінаторна оптимізація та нечіткі множини (КОНеМ-2013)

Комбінаторна оптимізація та нечіткі множини (КОНеМ-2013): матеріали IІІ Всеукр. наук. семінару (м. Полтава, 30-31 серп. 2013р.) / за ред. О.О. Ємця. - Полтава: ПУЕТ, 2013. - 87 с.- Текст укр., рос

Apprentissage automatique avec garanties de généralisation à l'aide de méthodes d'ensemble maximisant le désaccord

Nous nous intéressons au domaine de l’apprentissage automatique, une branche de l’intelligence artificielle. Pour résoudre une tâche de classification, un algorithme d’apprentissage observe des données étiquetées et a comme objectif d’apprendre une fonction qui sera en mesure de classifier automatiquement les données qui lui seront présentées dans le futur. Plusieurs algorithmes classiques d’apprentissage cherchent à combiner des classificateurs simples en construisant avec ceux-ci un classificateur par vote de majorité. Dans cette thèse, nous explorons l’utilisation d’une borne sur le risque du classificateur par vote de majorité, nommée la C-borne. Celle-ci est définie en fonction de deux quantités : la performance individuelle des votants, et la corrélation de leurs erreurs (leur désaccord). Nous explorons d’une part son utilisation dans des bornes de généralisation des classificateurs par vote de majorité. D’autre part, nous l’étendons de la classification binaire vers un cadre généralisé de votes de majorité. Nous nous en inspirons finalement pour développer de nouveaux algorithmes d’apprentissage automatique, qui offrent des performances comparables aux algorithmes de l’état de l’art, en retournant des votes de majorité qui maximisent le désaccord entre les votants, tout en contrôlant la performance individuelle de ceux-ci. Les garanties de généralisation que nous développons dans cette thèse sont de la famille des bornes PAC-bayésiennes. Nous généralisons celles-ci en introduisant une borne générale, à partir de laquelle peuvent être retrouvées les bornes de la littérature. De cette même borne générale, nous introduisons des bornes de généralisation basées sur la C-borne. Nous simplifions également le processus de preuve des théorèmes PAC-bayésiens, nous permettant d’obtenir deux nouvelles familles de bornes. L’une est basée sur une différente notion de complexité, la divergence de Rényi plutôt que la divergence Kullback-Leibler classique, et l’autre est spécialisée au cadre de l’apprentissage transductif plutôt que l’apprentissage inductif. Les deux algorithmes d’apprentissage que nous introduisons, MinCq et CqBoost, retournent un classificateur par vote de majorité maximisant le désaccord des votants. Un hyperparamètre permet de directement contrôler leur performance individuelle. Ces deux algorithmes étant construits pour minimiser une borne PAC-bayésienne, ils sont rigoureusement justifiés théoriquement. À l’aide d’une évaluation empirique, nous montrons que MinCq et CqBoost ont une performance comparable aux algorithmes classiques de l’état de l’art.We focus on machine learning, a branch of artificial intelligence. When solving a classification problem, a learning algorithm is provided labelled data and has the task of learning a function that will be able to automatically classify future, unseen data. Many classical learning algorithms are designed to combine simple classifiers by building a weighted majority vote classifier out of them. In this thesis, we extend the usage of the C-bound, bound on the risk of the majority vote classifier. This bound is defined using two quantities : the individual performance of the voters, and the correlation of their errors (their disagreement). First, we design majority vote generalization bounds based on the C-bound. Then, we extend this bound from binary classification to generalized majority votes. Finally, we develop new learning algorithms with state-of-the-art performance, by constructing majority votes that maximize the voters’ disagreement, while controlling their individual performance. The generalization guarantees that we develop in this thesis are in the family of PAC-Bayesian bounds. We generalize the PAC-Bayesian theory by introducing a general theorem, from which the classical bounds from the literature can be recovered. Using this same theorem, we introduce generalization bounds based on the C-bound. We also simplify the proof process of PAC-Bayesian theorems, easing the development of new families of bounds. We introduce two new families of PAC-Bayesian bounds. One is based on a different notion of complexity than usual bounds, the Rényi divergence, instead of the classical Kullback-Leibler divergence. The second family is specialized to transductive learning, instead of inductive learning. The two learning algorithms that we introduce, MinCq and CqBoost, output a majority vote classifier that maximizes the disagreement between voters. An hyperparameter of the algorithms gives a direct control over the individual performance of the voters. These two algorithms being designed to minimize PAC-Bayesian generalization bounds on the risk of the majority vote classifier, they come with rigorous theoretical guarantees. By performing an empirical evaluation, we show that MinCq and CqBoost perform as well as classical stateof- the-art algorithms