Error feedback (EF), also known as error compensation, is an immensely popular convergence stabilization mechanism in the context of distributed training of supervised machine learning models enhanced by the use of contractive communication compression mechanisms, such as Top-$k$. First proposed by Seide et al (2014) as a heuristic, EF resisted any theoretical understanding until recently [Stich et al., 2018, Alistarh et al., 2018]. However, all existing analyses either i) apply to the single node setting only, ii) rely on very strong and often unreasonable assumptions, such global boundedness of the gradients, or iterate-dependent assumptions that cannot be checked a-priori and may not hold in practice, or iii) circumvent these issues via the introduction of additional unbiased compressors, which increase the communication cost. In this work we fix all these deficiencies by proposing and analyzing a new EF mechanism, which we call EF21, which consistently and substantially outperforms EF in practice. Our theoretical analysis relies on standard assumptions only, works in the distributed heterogeneous data setting, and leads to better and more meaningful rates. In particular, we prove that EF21 enjoys a fast $O(1/T)$ convergence rate for smooth nonconvex problems, beating the previous bound of $O(1/T^{2/3})$, which was shown a bounded gradients assumption. We further improve this to a fast linear rate for PL functions, which is the first linear convergence result for an EF-type method not relying on unbiased compressors. Since EF has a large number of applications where it reigns supreme, we believe that our 2021 variant, EF21, can a large impact on the practice of communication efficient distributed learning.


翻译:误差反馈(EF)也称为误差补偿,在使用合同通信压缩机制,如Top-k$,强化监督机学习模式的分散培训中,这是一个非常受欢迎的趋同稳定机制。 最初,Seide等人(2014年)提出,作为超理,EF直到最近才抵制任何理论理解[Stich等人,2018年,Alistarh等人,2018年]。然而,所有现有的分析都(i)仅适用于单一节点设置,(ii) 依赖非常强而且往往不合理的假设,即全球梯度的透明性,或过度依赖的假设,无法进行优先检查,在实践中可能无法维持,或(iii) 通过引入更多的不带偏见的压缩器来规避这些问题,这增加了通信成本。 在这项工作中,我们通过提议和分析新的EFF21机制来弥补所有这些缺陷,这种机制在实践上持续且大大地大大超出EFEF21。 我们的理论分析仅依靠标准假设,在分布的混合数据设置中工作,并且导致更好和更有意义的直线性比率。 特别是,在O1/3x(x) 快速地认为,在以往的汇率上,这是一种快速的计算。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
25+阅读 · 2021年6月8日
专知会员服务
82+阅读 · 2021年5月10日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
253+阅读 · 2020年4月19日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
Arxiv
3+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
最新内容
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
5+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
8+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
6+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
13+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+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
4+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
专知会员服务
25+阅读 · 2021年6月8日
专知会员服务
82+阅读 · 2021年5月10日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
253+阅读 · 2020年4月19日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员