We consider the problem of solving a large-scale system of linear equations in a distributed/federated setting. The taskmaster solves the system with the help of a set of machines, each of which possesses a subset of the equations. While various solutions for this problem exist, a fundamental understanding and rigorous comparison between the convergence rates of the main algorithmic classes - the projection-based methods and the optimization-based ones - is missing. We provide the first comprehensive analysis and comparison of these two classes of algorithms, with a particular focus on the fastest representative method from each class, i.e., the Accelerated Projection-Based Consensus (APC) and the Distributed Heavy-Ball Method. We introduce a novel notion of data heterogeneity called angular heterogeneity, discussing its significance. Using this notion, we characterize and compare the optimal convergence rates of the algorithms of interest and capture the effects of the number of machines, the number of equations, and cross-machine and local data heterogeneity on these rates. Our analysis sheds light on the previously observed superior performance of APC in realistic scenarios, where there is often large data heterogeneity, and provides several insights into the effect of angular heterogeneity on the efficiencies of different algorithms. Additionally, we provide distributed algorithms for efficiently computing the angular heterogeneity metrics. Lastly, as a by-product of this investigation, we obtain a tight bound on the condition number of an arbitrary matrix with full column rank in terms of the Euclidean norms of its columns and the angles between them. Numerical analyses validate our theoretical results, supporting the predicted advantage of APC in the high-heterogeneity regime and providing a deeper understanding of the effects of angular heterogeneity on convergence rates.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ICLR 2026 | DataMind: 构建通用数据分析智能体
专知会员服务
16+阅读 · 3月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
Fully-Convolutional Siamese Networks for Object Tracking论文笔记
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2018年10月12日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
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 · 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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 9月29日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
4+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
ICLR 2026 | DataMind: 构建通用数据分析智能体
专知会员服务
16+阅读 · 3月29日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
Fully-Convolutional Siamese Networks for Object Tracking论文笔记
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2018年10月12日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
相关基金
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
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 · 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
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