Multiple local updates are widely used in decentralized optimization to enhance communication efficiency, often in conjunction with stochastic gradients when exact gradient computation is costly. However, such algorithms generally converge only to a neighborhood of the optimum, whose size depends on the stepsize and the variance of gradient noise. Variance reduction has been incorporated into ADMM-based methods to achieve exact convergence in expectation, but their stepsizes typically scale inversely with both the square root of the network size and the cube of the number of local updates, leading to slow convergence as the network size or the number of local updates increases. In this paper, we propose a novel primal-dual-based decentralized optimization algorithm that integrates variance reduction with multiple local updates, with a stepsize independent of the network size and inversely proportional to the number of local updates (rather than its cube), thereby enabling significantly larger stepsizes and faster convergence. Moreover, to the best of our knowledge, we establish the first linear convergence guarantee in expectation for decentralized optimization with multiple local updates under stochastic gradients in the strongly convex setting. Beyond the theoretical guarantee, the proposed method exchanges only one variable per round, halving the communication cost compared with gradient-tracking-based methods. Numerical experiments further demonstrate its advantages in convergence speed and accuracy.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2022】隐空间变换解决GAN生成分布的非连续性问题
专知会员服务
26+阅读 · 2022年11月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
非平衡数据集 focal loss 多类分类
AI研习社
33+阅读 · 2019年4月23日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
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 · 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
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
23+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
10+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
专知会员服务
10+阅读 · 11月8日
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
专知会员服务
11+阅读 · 11月6日
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
9+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
6+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
【NeurIPS2022】隐空间变换解决GAN生成分布的非连续性问题
专知会员服务
26+阅读 · 2022年11月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
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
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 · 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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员