Linear real-valued computations over distributed datasets are common in many applications, most notably as part of machine learning inference. In particular, linear computations that are quantized, i.e., where the coefficients are restricted to a predetermined set of values (such as $\pm 1$), have gained increasing interest lately due to their role in efficient, robust, or private machine learning models. Given a dataset to store in a distributed system, we wish to encode it so that all such computations could be conducted by accessing a small number of servers, called the access parameter of the system. Doing so relieves the remaining servers to execute other tasks. Minimizing the access parameter gives rise to an access-redundancy tradeoff, where a smaller access parameter requires more redundancy in the system, and vice versa. In this paper, we study this tradeoff and provide several explicit low-access schemes for $\{\pm1\}$ quantized linear computations based on covering codes in a novel way. While the connection to covering codes has been observed in the past, our results strictly outperform the state-of-the-art for two-valued linear computations. We further show that the same storage scheme can be used to retrieve any linear combination with two distinct coefficients -- regardless of what those coefficients are -- with the same access parameter. This universality result is then extended to all possible quantizations with any number of values; while the storage remains identical, the access parameter increases according to a new additive-combinatorics property we call coefficient complexity. We then turn to study the coefficient complexity -- we characterize the complexity of small sets of coefficients, provide bounds, and identify coefficient sets having the highest and lowest complexity.


翻译:在分布式数据集上进行线性实值计算在许多应用中都很常见,尤其是作为机器学习推理的一部分。特别是量化线性计算(即系数被限制在预定义值集,例如$\pm 1$),因其在高效、鲁棒或隐私保护的机器学习模型中的作用,近来受到越来越多的关注。对于要存储在分布式系统中的数据集,我们希望对其进行编码,使得所有此类计算可以通过访问少量服务器(称为系统的访问参数)来完成。这样做可以解放其余服务器以执行其他任务。最小化访问参数会导致一种访问-冗余权衡:更小的访问参数需要系统中更多的冗余,反之亦然。本文研究这种权衡,并基于覆盖码提出了一种新颖的显式低访问方案,用于$\{\pm1\}$量化线性计算。尽管过去已观察到与覆盖码的联系,但我们的结果在二值线性计算方面严格优于现有技术。我们进一步证明,相同的存储方案可用于检索具有两个不同系数的任意线性组合——无论这些系数是什么——且访问参数保持不变。这一普适性结果随后被扩展到所有可能的多值量化:存储方式保持不变,但访问参数根据一种我们称为系数复杂度的新加性组合学性质而增加。接着,我们研究系数复杂度——我们刻画了小系数集的复杂度,提供了界限,并确定了具有最高和最低复杂度的系数集。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
18+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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
13+阅读 · 2022年10月20日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
A Survey on Edge Intelligence
Arxiv
52+阅读 · 2020年3月26日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:33
长时程具身智能安全综述:机器人操作的跨层分析
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:55
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
16+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
13+阅读 · 6月4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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关论文
Arxiv
13+阅读 · 2022年10月20日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
A Survey on Edge Intelligence
Arxiv
52+阅读 · 2020年3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
18+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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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