Training deep neural networks (DNNs) is time-consuming. While most existing solutions try to overlap/schedule computation and communication for efficient training, this paper goes one step further by skipping computing and communication through DNN layer freezing. Our key insight is that the training progress of internal DNN layers differs significantly, and front layers often become well-trained much earlier than deep layers. To explore this, we first introduce the notion of training plasticity to quantify the training progress of internal DNN layers. Then we design Egeria, a knowledge-guided DNN training system that employs semantic knowledge from a reference model to accurately evaluate individual layers' training plasticity and safely freeze the converged ones, saving their corresponding backward computation and communication. Our reference model is generated on the fly using quantization techniques and runs forward operations asynchronously on available CPUs to minimize the overhead. In addition, Egeria caches the intermediate outputs of the frozen layers with prefetching to further skip the forward computation. Our implementation and testbed experiments with popular vision and language models show that Egeria achieves 19%-43% training speedup w.r.t. the state-of-the-art without sacrificing accuracy.


翻译:训练深度神经网络(DNN)耗时巨大。现有解决方案大多致力于通过重叠/调度计算与通信来提升训练效率,而本文则更进一步,通过DNN层冻结技术跳过计算与通信过程。我们的核心发现是:DNN内部各层的训练进程存在显著差异,前端层往往比深层更早完成充分训练。为探究这一现象,我们首先引入训练可塑性概念,用于量化DNN内部各层的训练进程。进而设计出Egeria——一种知识引导的DNN训练系统,它利用参考模型的语义知识精确评估各层的训练可塑性,并安全地冻结已收敛的层,从而省去相应的反向计算与通信开销。我们的参考模型通过量化技术即时生成,并在可用CPU上异步执行前向运算,以最小化额外开销。此外,Egeria通过预取缓存冻结层的中间输出结果,进一步跳过前向计算。基于流行视觉模型与语言模型的实现与测试实验表明,与现有最先进方法相比,Egeria在保持模型精度的前提下,实现了19%-43%的训练加速。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Stream Efficient Learning
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月3日
Arxiv
13+阅读 · 2021年6月14日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
VIP会员
最新内容
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
0+阅读 · 21分钟前
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
0+阅读 · 38分钟前
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员