Zeroth-order (ZO) optimization provides a gradient-free alternative to first-order (FO) methods by estimating gradients via finite differences of function evaluations, and has recently emerged as a memory-efficient paradigm for fine-tuning large-scale models by avoiding backpropagation. However, ZO optimization has a fundamental tension between accuracy and query efficiency. In this work, we show that ZO optimization can be substantially improved by unifying two complementary principles: (i) a projection-based subspace view that reduces gradient estimation variance by exploiting the intrinsic low-rank structure of model updates, and (ii) Muon-style spectral optimization that applies gradient orthogonalization to extract informative spectral structure from noisy ZO gradients. These findings form a unified framework of subspace gradient orthogonalization, which we instantiate in a new method, ZO-Muon, admitting a natural interpretation as a low-rank Muon optimizer in the ZO setting. Extensive experiments on large language models (LLMs) and vision transformers (ViTs) demonstrate that ZO-Muon significantly accelerates convergence and achieves a win-win improvement in accuracy and query/runtime efficiency. Notably, compared to the popular MeZO baseline, ZO-Muon requires only 24.7% of the queries to reach the same SST-2 performance for LLM fine-tuning, and improves accuracy by 25.1% on ViT-L fine-tuning on CIFAR-100.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

TKDE|三元组集合预测:从零开始进行知识图谱补全
专知会员服务
22+阅读 · 2024年5月17日
【WWW2021】本体增强零样本学习
专知会员服务
37+阅读 · 2021年2月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17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
Zero-Shot Learning相关资源大列表
专知
52+阅读 · 2019年1月1日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
国家自然科学基金
2+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
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
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
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
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
11+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
5+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+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
4+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
TKDE|三元组集合预测:从零开始进行知识图谱补全
专知会员服务
22+阅读 · 2024年5月17日
【WWW2021】本体增强零样本学习
专知会员服务
37+阅读 · 2021年2月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
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
Zero-Shot Learning相关资源大列表
专知
52+阅读 · 2019年1月1日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
相关基金
国家自然科学基金
2+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
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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员