Stochastic bilevel optimization finds widespread applications in machine learning, including meta-learning, hyperparameter optimization, and neural architecture search. To extend stochastic bilevel optimization to distributed data, several decentralized stochastic bilevel optimization algorithms have been developed. However, existing methods often suffer from slow convergence rates and high communication costs in heterogeneous settings, limiting their applicability to real-world tasks. To address these issues, we propose two novel decentralized stochastic bilevel gradient descent algorithms based on \textit{simultaneous} and \textit{alternating} update strategies. Our algorithms can achieve faster convergence rates and lower communication costs than existing methods. Importantly, our convergence analyses do not rely on strong assumptions regarding heterogeneity. More importantly, our theoretical analyses clearly disclose how the computation and communication regarding the Hessian-inverse-vector product under the heterogeneous setting affects the convergence rate. To the best of our knowledge, this is the first time such favorable theoretical results have been achieved with mild assumptions in the heterogeneous setting. Furthermore, we demonstrate how to establish the convergence rate for the alternating update strategy when combined with the variance-reduced gradient. Finally, experimental results confirm the efficacy of our algorithms.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

前沿综述:集体智能与深度学习的交叉进展
专知会员服务
75+阅读 · 2022年2月6日
【斯坦福】凸优化圣经- Convex Optimization (附730pdf下载)
专知会员服务
231+阅读 · 2020年6月5日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
BERT相关论文、文章和代码资源汇总
AINLP
19+阅读 · 2018年11月17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
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
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
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
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
11+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
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关基金
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
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
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
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
11+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