Mixture-of-Experts (MoE) models are widely deployed in modern machine learning. However, few convergence guarantees exist for gradient-based training of MoEs: the objective is nonconvex, and even simple mixtures trap first-order methods in spurious local optima. We analyze a canonical gated mixture featuring linear experts and a gate induced by Gaussian clusters in the input space, and give, to our knowledge, the first global convergence guarantee for jointly training the gate and the experts of such a model by gradient EM on its likelihood. Given a logarithmic overparameterization relative to the true number of experts $m$, gradient EM converges from randomly initialized gates and least-squares-initialized experts to any prescribed accuracy in polynomially many iterations, under a separation condition on the gate centers. Our analysis establishes a gradient-dominance inequality for the coupled dynamics by decoupling the loss into per-cluster subproblems. Empirical results validate the predicted $m\log m$ phase transition and suggest that the least-squares warm start required by our analysis is not needed in practice: randomly initialized experts perform nearly as well. We also find that leaving the mixing weights unconstrained concentrates routing onto the true number of experts, whereas load-balancing penalties spread it, so that the fitted model can be pruned to a fraction of its width without loss of accuracy.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

混合专家模型简述
专知会员服务
18+阅读 · 2025年5月30日
【斯坦福大学】Gradient Surgery for Multi-Task Learning
专知会员服务
47+阅读 · 2020年1月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+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
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年6月30日
国家自然科学基金
21+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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
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
2+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
3+阅读 · 11月6日
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
17+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
19+阅读 · 10月24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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年6月30日
国家自然科学基金
21+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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员