論文の概要: Toward the Optimal Regret-Instability Trade-off in Multi-Armed Bandits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.17841v1
- Date: Tue, 18 Aug 2026 14:38:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.368371
- Title: Toward the Optimal Regret-Instability Trade-off in Multi-Armed Bandits
- Title(参考訳): マルチアーマッドバンドにおける最適回帰不安定トレードオフに向けて
- Authors: Kaifei Wang, Yinyu Ye, Han Zhong,
- Abstract要約: マルチアームのバンディットアルゴリズムは、後悔によって評価されるが、同等の後悔は、独立ラン毎に異なるアロケーションと共存することができる。
我々は、最低ケースの後悔$mathcalR_K,T$と不安定$mathcalS_K,T$のトレードオフを、端末プルカウントの最大の標準偏差として定義し、$K$アームと$T$ラウンドについて検討する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 13.075031222564535
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multi-armed bandit algorithms are evaluated by regret, yet comparable regret can coexist with different allocations across independent runs. We study the trade-off between worst-case regret $\mathcal{R}_{K,T}$ and instability $\mathcal S_{K,T}$, defined as the largest standard deviation of a terminal pull count, for $K$ arms and $T$ rounds. We prove the finite-time lower bound $\mathcal R_{K,T}\mathcal S_{K,T}\ge C T^{3/2}$, where $C$ is independent of $K$ and $T$, under a finite-time regret condition and without the regularity assumptions imposed in the prior asymptotic analysis. We also introduce Stabilized Lower-Envelope UCB (\textup{\textsc{SLE-UCB}}), a new tunable algorithm combining a running lower-envelope index with a decreasing pull-count stabilizer. \textup{\textsc{SLE-UCB}} satisfies $\mathcal R_{K,T}\mathcal S_{K,T}=O(T^{3/2}\log K)$, with an implicit constant independent of $K$ and $T$, matching the lower bound exactly in $T$ and within a logarithmic factor in $K$. To prove the instability bound, we develop a new offline top-prefix representation that removes path dependence from online decisions. Together with single-reward perturbations and the Efron--Stein inequality, this representation controls pull-count variance. Thus, regret and instability depend reciprocally on $K$, while their product has no polynomial dependence on $K$. These results resolve the open question raised in the literature concerning the sharp arm-dependent regret--instability frontier.
- Abstract(参考訳): マルチアームのバンディットアルゴリズムは、後悔によって評価されるが、同等の後悔は、独立ラン毎に異なるアロケーションと共存することができる。
我々は、最悪の場合の後悔$\mathcal{R}_{K,T}$と不安定$\mathcal S_{K,T}$のトレードオフを、端末プルカウントの最大の標準偏差として定義し、$K$アームと$T$ラウンドについて検討する。
有限時間下界 $\mathcal R_{K,T}\mathcal S_{K,T}\ge C T^{3/2}$ を証明する。
また、動作中の低エンベロープ指数とプル数安定化器を併用した新しいチューナブルアルゴリズムである安定化低エンベロープ UCB (\textup{\textsc{SLE-UCB}}) を導入する。
\textup{\textsc{SLE-UCB}} は $\mathcal R_{K,T}\mathcal S_{K,T}=O(T^{3/2}\log K)$ を満たす。
不安定性を証明するために,オンライン決定から経路依存を除去するオフライントッププレフィックス表現を開発した。
単逆摂動とEfron-Steinの不等式とともに、この表現はプル数分散を制御する。
したがって、後悔と不安定性は$K$に相互に依存するが、それらの積は$K$に多項式依存を持たない。
これらの結果は、鋭い腕依存の後悔-不安定なフロンティアに関する文献で提起されたオープンな疑問を解決する。
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