We study stopping rules for stochastic gradient descent (SGD) for convex optimization from the perspective of anytime-valid confidence sequences. Classical analyses of SGD provide convergence guarantees in expectation or at a fixed horizon, but offer no statistically valid way to assess, at an arbitrary time, how close the current iterate is to the optimum. We develop an anytime-valid, data-dependent upper confidence sequence for the weighted average suboptimality of projected SGD, constructed via nonnegative supermartingales and requiring no smoothness or strong convexity. This confidence sequence yields a simple stopping rule that is provably $\varepsilon$-optimal with probability at least $1-α$ and is almost surely finite under standard stochastic approximation stepsizes. To the best of our knowledge, these are the first rigorous, time-uniform performance guarantees and finite-time $\varepsilon$-optimality certificates for projected SGD with general convex objectives, based solely on observable trajectory quantities.


翻译:本研究从任意时间有效置信序列的视角,探讨凸优化中随机梯度下降(SGD)的停止准则。传统SGD分析虽提供期望收敛性或固定时域下的收敛保证,但无法在任意时刻以统计有效的方式评估当前迭代点与最优解的接近程度。我们通过非负上鞅方法构建了投影SGD加权平均次优度的任意时间有效、数据依赖型置信上界序列,该构造无需光滑性或强凸性假设。该置信序列导出一个简单的停止准则,被证明以至少$1-α$的概率实现$\varepsilon$最优性,且在标准随机逼近步长下几乎必然有限。据我们所知,这是首个基于可观测轨迹量、针对一般凸目标函数的投影SGD所建立的严格时间一致性能保证与有限时域$\varepsilon$最优性认证。

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