Low-Precision Training in Logarithmic Number System using Multiplicative Weight Update
Notice bibliographique
Résumé
Training large-scale deep neural networks (DNNs) currently requires a significant amount of energy, leading to serious environmental impacts. One promising approach to reduce the energy costs is representing DNNs with low-precision numbers. While it is common to train DNNs with forward and backward propagation in low-precision, training directly over low-precision weights, without keeping a copy of weights in high-precision, still remains to be an unsolved problem. This is due to complex interactions between learning algorithms and low-precision number systems. To address this, we jointly design a low-precision training framework involving a logarithmic number system (LNS) and a multiplicative weight update training method, termed LNS-Madam. LNS has a high dynamic range even in a low-bitwidth setting, leading to high energy efficiency and making it relevant for on-board training in energy-constrained edge devices. We design LNS to have the flexibility of choosing different bases for weights and gradients, as they usually require different quantization gaps and dynamic ranges during training. By drawing the connection between LNS and multiplicative update, LNS-Madam ensures low quantization error during weight update, leading to a stable convergence even if the bitwidth is limited. Compared to using a fixed-point or floating-point number system and training with popular learning algorithms such as SGD and Adam, our joint design with LNS and LNS-Madam optimizer achieves better accuracy while requiring smaller bitwidth. Notably, with only 5-bit for gradients, the proposed training framework achieves accuracy comparable to full-precision state-of-the-art models such as ResNet-50 and BERT. After conducting energy estimations by analyzing the math datapath units during training, the results show that our design achieves over 60x energy reduction compared to FP32 on BERT models.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».