Split learning recently emerged as a solution for distributed machine learning with heterogeneous IoT devices, where clients can offload part of their training to computationally-powerful helpers. The core challenge in split learning is to minimize the training time by jointly devising the client-helper assignment and the schedule of tasks at the helpers. We first study the model where each helper has a memory cardinality constraint on how many clients it may be assigned, which represents the case of homogeneous tasks. Through complexity theory, we rule out exact polynomial-time algorithms and approximation schemes even for highly restricted instances of this problem. We complement these negative results with a non-trivial polynomial-time 5-approximation algorithm. Building on this, we then focus on the more general heterogeneous task setting considered by Tirana et al. [INFOCOM 2024], where helpers have memory capacity constraints and clients have variable memory costs. In this case, we prove that, unless P=NP, the problem cannot admit a polynomial-time approximation algorithm for any approximation factor. However, by adapting our aforementioned 5-approximation algorithm, we develop a novel heuristic for the heterogeneous task setting and show that it outperforms heuristics from prior works through extensive experiments.


翻译:拆分学习最近作为一种面向异构物联网设备的分布式机器学习解决方案出现,其中客户端可以将部分训练任务卸载给计算能力强大的辅助节点。拆分学习的核心挑战在于通过联合设计客户端-辅助节点分配方案以及辅助节点上的任务调度,以最小化训练时间。我们首先研究每个辅助节点存在内存基数约束(即其可分配的客户端数量上限)的模型,这代表了同构任务的情形。通过复杂性理论,我们排除了针对该问题高度受限实例的精确多项式时间算法和近似方案存在的可能性。我们通过一个非平凡的多项式时间5-近似算法对这些否定性结论进行了补充。在此基础上,我们进一步关注Tirana等人[INFOCOM 2024]考虑的更具一般性的异构任务场景,其中辅助节点具有内存容量约束,而客户端具有可变的内存开销。在此情况下,我们证明除非P=NP,否则该问题对于任意近似比都不存在多项式时间近似算法。然而,通过改进我们前述的5-近似算法,我们为异构任务场景提出了一种新颖的启发式方法,并通过大量实验证明其性能优于现有工作中的启发式方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【免费下载】迁移学习简明手册
新智元
21+阅读 · 2018年4月13日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
40+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
17+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
Arxiv
0+阅读 · 3月9日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:30
多智能体协作机制
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:26
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
5+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
40+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
17+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员