The cosine router in Mixture of Experts (MoE) has recently emerged as an attractive alternative to the conventional linear router. Indeed, the cosine router demonstrates favorable performance in image and language tasks and exhibits better ability to mitigate the representation collapse issue, which often leads to parameter redundancy and limited representation potentials. Despite its empirical success, a comprehensive analysis of the cosine router in MoE has been lacking. Considering the least square estimation of the cosine routing MoE, we demonstrate that due to the intrinsic interaction of the model parameters in the cosine router via some partial differential equations, regardless of the structures of the experts, the estimation rates of experts and model parameters can be as slow as $\mathcal{O}(1/\log^{\tau}(n))$ where $\tau > 0$ is some constant and $n$ is the sample size. Surprisingly, these pessimistic non-polynomial convergence rates can be circumvented by the widely used technique in practice to stabilize the cosine router -- simply adding noises to the $L^2$ norms in the cosine router, which we refer to as \textit{perturbed cosine router}. Under the strongly identifiable settings of the expert functions, we prove that the estimation rates for both the experts and model parameters under the perturbed cosine routing MoE are significantly improved to polynomial rates. Finally, we conduct extensive simulation studies in both synthetic and real data settings to empirically validate our theoretical results.


翻译:专家混合模型(MoE)中的余弦路由最近已成为传统线性路由的一个有吸引力替代方案。实际上,余弦路由在图像和语言任务中表现出优越性能,并展现出更好的缓解表示坍塌问题的能力,该问题通常会导致参数冗余和表示潜力受限。尽管取得了实证成功,但针对MoE中余弦路由的全面分析仍然缺乏。考虑余弦路由MoE的最小二乘估计,我们证明:由于余弦路由中模型参数通过某些偏微分方程产生的内在相互作用,无论专家的结构如何,专家和模型参数的估计速率可能低至$\mathcal{O}(1/\log^{\tau}(n))$,其中$\tau > 0$为常数,$n$为样本量。令人惊讶的是,这些悲观的非多项式收敛速率可以通过实践中广泛使用的余弦路由稳定技术来规避——简单地向余弦路由中的$L^2$范数添加噪声,我们称之为\textit{扰动余弦路由}。在专家函数强可识别的设定下,我们证明扰动余弦路由MoE中专家和模型参数的估计速率均显著提升至多项式速率。最后,我们在合成数据和真实数据设定下进行了广泛的模拟研究,以实证验证我们的理论结果。

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
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
3+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
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
30+阅读 · 2021年8月18日
VIP会员
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
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
3+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
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员