We consider the randomized communication complexity of the distributed $\ell_p$-regression problem in the coordinator model, for $p\in (0,2]$. In this problem, there is a coordinator and $s$ servers. The $i$-th server receives $A^i\in\{-M, -M+1, \ldots, M\}^{n\times d}$ and $b^i\in\{-M, -M+1, \ldots, M\}^n$ and the coordinator would like to find a $(1+\epsilon)$-approximate solution to $\min_{x\in\mathbb{R}^n} \|(\sum_i A^i)x - (\sum_i b^i)\|_p$. Here $M \leq \mathrm{poly}(nd)$ for convenience. This model, where the data is additively shared across servers, is commonly referred to as the arbitrary partition model. We obtain significantly improved bounds for this problem. For $p = 2$, i.e., least squares regression, we give the first optimal bound of $\tilde{\Theta}(sd^2 + sd/\epsilon)$ bits. For $p \in (1,2)$,we obtain an $\tilde{O}(sd^2/\epsilon + sd/\mathrm{poly}(\epsilon))$ upper bound. Notably, for $d$ sufficiently large, our leading order term only depends linearly on $1/\epsilon$ rather than quadratically. We also show communication lower bounds of $\Omega(sd^2 + sd/\epsilon^2)$ for $p\in (0,1]$ and $\Omega(sd^2 + sd/\epsilon)$ for $p\in (1,2]$. Our bounds considerably improve previous bounds due to (Woodruff et al. COLT, 2013) and (Vempala et al., SODA, 2020).


翻译:我们研究了在协调者模型中分布式$\ell_p$-回归问题的随机通信复杂度,其中$p\in (0,2]$。该问题涉及一个协调者和$s$个服务器:第$i$个服务器接收$A^i\in\{-M, -M+1, \ldots, M\}^{n\times d}$和$b^i\in\{-M, -M+1, \ldots, M\}^n$,协调者需要找到$\min_{x\in\mathbb{R}^n} \|(\sum_i A^i)x - (\sum_i b^i)\|_p$的一个$(1+\epsilon)$近似解。为方便起见,这里$M \leq \mathrm{poly}(nd)$。该模型下数据以加性方式分布在各服务器上,通常称为任意划分模型。针对该问题,我们获得了显著改进的界。对于$p=2$(即最小二乘回归),我们首次给出了最优界$\tilde{\Theta}(sd^2 + sd/\epsilon)$比特。当$p \in (1,2)$时,我们得到上界$\tilde{O}(sd^2/\epsilon + sd/\mathrm{poly}(\epsilon))$。值得注意的是,对于足够大的$d$,我们的主导项仅与$1/\epsilon$呈线性依赖而非二次关系。此外,我们证明了通信下界:当$p\in (0,1]$时为$\Omega(sd^2 + sd/\epsilon^2)$,当$p\in (1,2]$时为$\Omega(sd^2 + sd/\epsilon)$。我们的结果显著改进了此前(Woodruff等, COLT 2013)和(Vempala等, SODA 2020)的界。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
0+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
2+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
3+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
0+阅读 · 38分钟前
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
16+阅读 · 6月13日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
0+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
2+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
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员