We consider monotone inclusion problems where the operators may be expectation-valued, a class of problems that subsumes convex stochastic optimization problems as well as subclasses of stochastic variational inequality and equilibrium problems. A direct application of splitting schemes is complicated by the need to resolve problems with expectation-valued maps at each step, a concern that is addressed by using sampling. Accordingly, we propose an avenue for addressing uncertainty in the mapping: Variance- reduced stochastic modified forward-backward splitting scheme (vr-SMFBS). In constrained settings, we consider structured settings when the map can be decomposed into an expectation-valued map A and a maximal monotone map B with a tractable resolvent. We show that the proposed schemes are equipped with a.s. convergence guarantees, linear (strongly monotone A) and O(1/k) (monotone A) rates of convergence while achieving optimal oracle complexity bounds. The rate statements in monotone regimes appear to be amongst the first and rely on leveraging the Fitzpatrick gap function for monotone inclusions. Furthermore, the schemes rely on weaker moment requirements on noise and allow for weakening unbiasedness requirements on oracles in strongly monotone regimes. Preliminary numerics on a class of two-stage stochastic variational inequality problems reflect these findings and show that the variance-reduced schemes outperform stochastic approximation schemes and sample-average approximation approaches. The benefits of attaining deterministic rates of convergence become even more salient when resolvent computation is expensive.


翻译:我们考虑单调包容问题,因为操作者可能会受到预期价值的估定,这是一组问题,在操作者可能会受到预期价值估价的情况下,我们考虑单调包容问题,这是一组分流优化问题,以及分解办法的直接应用由于需要解决每步按预期价值绘制地图的问题而变得复杂,而这种关注是通过抽样解决的。因此,我们提出一个解决绘图不确定性的途径:差异减少的杂乱改变的前向后向分解办法(vr-SMFBS)。在受限制的情况下,我们考虑结构化的设置,当地图可以分解成一个按预期价值计算的平价优化优化优化优化优化问题地图A和一张具有可伸缩决心的最大单调单调图B。此外,我们表明,拟议的办法配有a.s.s.趋同保证,线性(强单调单调A)和O(monoone A)的趋同率,同时达到最佳或最接近的复杂界限。单调制度的汇率说明似乎属于第一位,并依靠利用菲特差差功能来将单调的平衡纳入。此外的平级平级办法,因此,这些稳定的平级办法更能反映稳定汇率要求。

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