This paper studies delayed stochastic algorithms for weakly convex optimization in a distributed network with workers connected to a master node. More specifically, we consider a structured stochastic weakly convex objective function which is the composition of a convex function and a smooth nonconvex function. Recently, Xu et al. 2022 showed that an inertial stochastic subgradient method converges at a rate of $\mathcal{O}(\tau/\sqrt{K})$, which suffers a significant penalty from the maximum information delay $\tau$. To alleviate this issue, we propose a new delayed stochastic prox-linear ($\texttt{DSPL}$) method in which the master performs the proximal update of the parameters and the workers only need to linearly approximate the inner smooth function. Somewhat surprisingly, we show that the delays only affect the high order term in the complexity rate and hence, are negligible after a certain number of $\texttt{DSPL}$ iterations. Moreover, to further improve the empirical performance, we propose a delayed extrapolated prox-linear ($\texttt{DSEPL}$) method which employs Polyak-type momentum to speed up the algorithm convergence. Building on the tools for analyzing $\texttt{DSPL}$, we also develop improved analysis of delayed stochastic subgradient method ($\texttt{DSGD}$). In particular, for general weakly convex problems, we show that convergence of $\texttt{DSGD}$ only depends on the expected delay.


翻译:本文研究分布式网络中面向弱凸优化的延迟随机算法,该网络由连接至主节点的多个工作节点构成。具体而言,我们考虑一类结构化的随机弱凸目标函数,它由凸函数与光滑非凸函数复合而成。Xu等人(2022)近期证明惯性随机次梯度方法的收敛率为$\mathcal{O}(\tau/\sqrt{K})$,其性能严重受限于最大信息延迟$\tau$。为缓解该问题,我们提出一种新型延迟随机近端线性方法($\texttt{DSPL}$),其中主节点执行参数近端更新,工作节点仅需线性逼近内部光滑函数。令人意外的是,我们证明延迟仅影响复杂度速率中的高阶项,因此在经过一定次数的$\texttt{DSPL}$迭代后可忽略不计。此外,为提升实际表现,我们进一步提出延迟外推近端线性方法($\texttt{DSEPL}$),通过引入Polyak型动量加速算法收敛。基于$\texttt{DSPL}$分析工具,我们还改进了延迟随机次梯度方法($\texttt{DSGD}$)的理论分析:对于一般弱凸问题,证明$\texttt{DSGD}$的收敛性仅依赖于期望延迟。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年9月7日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15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 · 2013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 · 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
0+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
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月13日
VIP会员
最新内容
《人工智能赋能的适应性多功能电磁战》
专知会员服务
3+阅读 · 今天15:47
俄乌战场实验室:全面战争如何重塑现代作战
专知会员服务
3+阅读 · 今天15:30
2026年美空军协会会议上的无人机系统趋势
专知会员服务
7+阅读 · 9月28日
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
12+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
10+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
8+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
13+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
16+阅读 · 9月22日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年9月7日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
相关基金
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 · 2013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 · 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
0+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