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通信开销仅依赖于工作节点数量的局部SGD

最优化与控制 2020-06-05 v1 机器学习 机器学习

摘要

我们考虑通过在多个工作节点间并行化来加速随机梯度下降(SGD)。假设同一数据集在nn个工作节点间共享,这些节点可执行SGD步并与中心服务器协调。不幸的是,这可能在工作节点与服务器之间需要大量通信,从而大幅削弱并行化带来的收益。早期文献提出并分析的局部SGD(Local SGD)方法建议机器在此类通信之间执行多次本地步。虽然局部SGD的初步分析表明,为使误差按1/(nT)1/(nT)比例缩放,TT个本地梯度步需要Ω(T)\Omega ( \sqrt{T} )次通信,但后续一系列论文相继改进了该结果,当前最优方法需要Ω(n(\mboxpolynomialinlog(T)))\Omega \left( n \left( \mbox{ polynomial in log } (T) \right) \right)次通信。本文给出局部SGD的新分析。我们分析的一个结论是,局部SGD仅通过固定次数、与TT无关的通信即可实现按1/(nT)1/(nT)缩放的误差:具体而言,仅需Ω(n)\Omega(n)次通信。

关键词

引用

@article{arxiv.2006.02582,
  title  = {Local SGD With a Communication Overhead Depending Only on the Number of Workers},
  author = {Artin Spiridonoff and Alex Olshevsky and Ioannis Ch. Paschalidis},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2006.02582},
  year   = {2020}
}