論文の概要: Sampling Allocation of LinUCB: Optimal Design Limits in the Small-Gap Regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.06213v1
- Date: Mon, 05 Oct 2026 12:23:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-09 17:51:15.399339
- Title: Sampling Allocation of LinUCB: Optimal Design Limits in the Small-Gap Regime
- Title(参考訳): LinUCBのサンプリングアロケーション:小ギャップレジームにおける最適設計限界
- Abstract要約: 我々は,LinUCB の小ギャップ系におけるサンプリング割り当てについて検討し,報酬ギャップは決定地平線上で最大$n-1/2$である。
このスケーリングは、LinUCBが$n$の対数係数にほぼ最適であることが知られている、最悪の後悔の低いバウンダリの根底にあるハードインスタンスをキャプチャする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 52.72674885287868
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the sampling allocation of LinUCB in the small-gap regime, where the reward gaps are of order at most $n^{-1/2}$ over the decision horizon $n$. This scaling captures the hard instances underlying worst-case regret lower bounds, for which LinUCB is known to be near optimal up to logarithmic factors in $n$. Using a mean-field perspective, we characterize this allocation through the empirical sampling distribution, a macroscopic object that averages the effect of adaptive decisions over the horizon, and identify its limit as $n\to\infty$. We establish that in this regime, the empirical sampling distribution induced by LinUCB converges to the set of D-optimal designs. This central result reveals that, in the small-gap regime, LinUCB not only achieves near optimal minimax regret but also allocates samples in a way that is asymptotically efficient for learning the reward parameter, thereby connecting regret-driven online learning with information-efficient experimental design. Building on the optimal design limit, we obtain two useful consequences. First, we refine the asymptotic regret analysis of LinUCB in the small-gap regime by characterizing its leading-order constant in the limit. Second, we show that, despite LinUCB's adaptive sampling strategy, the regularized least-squares estimator satisfies a central-limit-type theorem in the small-gap regime, thereby enabling valid statistical inference for the reward parameter.
- Abstract(参考訳): 我々は,LinUCB の小ギャップ系におけるサンプリング割り当てについて検討し,報酬ギャップは最大$n^{-1/2}$で決定的地平線上では$n^{-1/2}$である。
このスケーリングは、LinUCBが$n$の対数係数にほぼ最適であることが知られている、最悪の後悔の低いバウンダリの根底にあるハードインスタンスをキャプチャする。
平均場パースペクティブを用いて、地平線上の適応的決定の効果を平均化するマクロオブジェクトである経験的サンプリング分布を通して、この割り当てを特徴付け、その極限を$n\to\infty$と同定する。
この状態において、LinUCBによって誘導される経験的サンプリング分布は、D-最適設計の集合に収束する。
この中心的な結果から,LinUCBは最小限の最小限の後悔に近づいただけでなく,報酬パラメータを学習するのに漸近的に効率的な方法でサンプルを割り当てることで,後悔駆動型オンライン学習と情報効率のよい実験設計を結びつけることが示唆された。
最適設計限界に基づいて、2つの有用な結果が得られる。
まず,LinUCBの低ギャップ状態における漸近的後悔解析を,その限界における先行次定数を特徴付けることによって洗練する。
第2に、LinUCBの適応サンプリング戦略にもかかわらず、正規化最小二乗推定器は小ギャップ法における中心極限型定理を満たすことを示し、報酬パラメータの統計的推測を可能にする。
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