We consider the fundamental problem of decomposing a large-scale approximate nearest neighbor search (ANNS) problem into smaller sub-problems. The goal is to partition the input points into neighborhood-preserving shards, so that the nearest neighbors of any point are contained in only a few shards. When a query arrives, a routing algorithm is used to identify the shards which should be searched for its nearest neighbors. This approach forms the backbone of distributed ANNS, where the dataset is so large that it must be split across multiple machines. In this paper, we design simple and highly efficient routing methods, and prove strong theoretical guarantees on their performance. A crucial characteristic of our routing algorithms is that they are inherently modular, and can be used with any partitioning method. This addresses a key drawback of prior approaches, where the routing algorithms are inextricably linked to their associated partitioning method. In particular, our new routing methods enable the use of balanced graph partitioning, which is a high-quality partitioning method without a naturally associated routing algorithm. Thus, we provide the first methods for routing using balanced graph partitioning that are extremely fast to train, admit low latency, and achieve high recall. We provide a comprehensive evaluation of our full partitioning and routing pipeline on billion-scale datasets, where it outperforms existing scalable partitioning methods by significant margins, achieving up to 2.14x higher QPS at 90% recall$@10$ than the best competitor.


翻译:我们研究了将大规模近似最近邻搜索(ANNS)问题分解为若干子问题的基本方法。目标是将输入点划分为保持邻域关系的分片,使得任意点的最近邻仅包含在少数分片中。当查询到达时,路由算法用于识别应搜索其最近邻的分片。该方法构成了分布式ANNS的基础,其中数据集规模过大,必须分布在多台机器上。本文设计了简单高效的路由方法,并证明了其性能的强理论保证。我们路由算法的关键特性在于其内在的模块化特性,可配合任意划分方法使用。这解决了先前方法中路由算法与划分方法紧密耦合的关键缺陷。特别地,我们的新路由方法能够使用均衡图划分——这是一种高质量却缺乏天然路由算法的划分方法。因此,我们首次提供了基于均衡图划分的路由方法,该方法训练速度快、延迟低且召回率高。我们在十亿级数据集上对完整划分与路由流水线进行了全面评估,结果表明该方法显著优于现有可扩展划分方法,在90%召回率@10条件下,QPS最高可达最佳竞品的2.14倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
12+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
21+阅读 · 6月2日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员