On the Optimal Weighted $\ell_2$ Regularization in Overparameterized Linear Regression
Notice bibliographique
Résumé
We consider the linear model $\mathbf{y} = \mathbf{X} \mathbf{\beta}_\star + \mathbf{\epsilon}$ with $\mathbf{X}\in \mathbb{R}^{n\times p}$ in the overparameterized regime $p>n$. We estimate $\mathbf{\beta}_\star$ via generalized (weighted) ridge regression: $\hat{\mathbf{\beta}}_\lambda = \left(\mathbf{X}^T\mathbf{X} + \lambda \mathbf{\Sigma}_w\right)^\dagger \mathbf{X}^T\mathbf{y}$, where $\mathbf{\Sigma}_w$ is the weighting matrix. Under a random design setting with general data covariance $\mathbf{\Sigma}_x$ and anisotropic prior on the true coefficients $\mathbb{E}\mathbf{\beta}_\star\mathbf{\beta}_\star^T = \mathbf{\Sigma}_\beta$, we provide an exact characterization of the prediction risk $\mathbb{E}(y-\mathbf{x}^T\hat{\mathbf{\beta}}_\lambda)^2$ in the proportional asymptotic limit $p/n\rightarrow \gamma \in (1,\infty)$. Our general setup leads to a number of interesting findings. We outline precise conditions that decide the sign of the optimal setting $\lambda_{\rm opt}$ for the ridge parameter $\lambda$ and confirm the implicit $\ell_2$ regularization effect of overparameterization, which theoretically justifies the surprising empirical observation that $\lambda_{\rm opt}$ can be negative in the overparameterized regime. We also characterize the double descent phenomenon for principal component regression (PCR) when both $\mathbf{X}$ and $\mathbf{\beta}_\star$ are anisotropic. Finally, we determine the optimal weighting matrix $\mathbf{\Sigma}_w$ for both the ridgeless ($\lambda\to 0$) and optimally regularized ($\lambda = \lambda_{\rm opt}$) case, and demonstrate the advantage of the weighted objective over standard ridge regression and PCR.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,009 | 0,022 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».