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Enregistrement W3196726140 · doi:10.1109/isit45174.2021.9518254

Differentially Quantized Gradient Descent

2021· article· en· W3196726140 sur OpenAlexfundno aff
Chung-Yi Lin, Victoria Kostina, Babak Hassibi

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueStochastic Gradient Optimization Techniques
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesRussian Academy of SciencesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaPrinceton UniversityJet Propulsion LaboratoryDivision of Mathematical SciencesMoscow Institute of Physics and TechnologyKing Abdullah University of Science and TechnologyUniversity of OttawaIndian Institute of ScienceUniversity of TehranNational Aeronautics and Space AdministrationCalifornia Institute of TechnologyAmgenNational Science Foundation
Mots-clésGradient descentStochastic gradient descentQuantization (signal processing)Convergence (economics)Descent (aeronautics)Computer scienceAlgorithmMathematicsDiscrete mathematicsTheoretical computer scienceCombinatoricsArtificial intelligencePhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Consider the following distributed optimization scenario. A worker has access to training data that it uses to compute the gradients while a server decides when to stop iterative computation based on its target accuracy or delay constraints. The only information that the server knows about the problem instance is what it receives from the worker via a rate-limited noiseless communication channel. We introduce the technique we call differential quantization (DQ) that compensates past quantization errors to make the descent trajectory of a quantized algorithm follow that of its unquantized counterpart. Assuming that the objective function is smooth and strongly convex, we prove that differentially quantized gradient descent (DQ-GD) attains a linear convergence rate of$\max\{\sigma_{\text{GD}}, \rho_{n}2^{-R}\}$, where$\sigma_{\text{GD}}$is the convergence rate of unquantized gradient descent (GD),$\rho_{n}$is the covering efficiency of the quantizer, and$R$is the bitrate per problem dimension$n$. Thus at any$R\geq\log_{2}\rho_{n}/\sigma_{\text{GD}}$, the convergence rate of DQ-GD is the same as that of unquantized GD, i.e., there is no loss due to quantization. We show a converse demonstrating that no GD-like quantized algorithm can converge faster than$\max\{\sigma_{\text{GD}}, 2^{-R}\}$. Since quantizers exist with$\rho_{n}\rightarrow 1$as$n\rightarrow\infty$(Rogers, 1963), this means that DQ-GD is asymptotically optimal. In contrast, naively quantized GD where the worker directly quantizes the gradient attains only$\sigma_{\text{GD}}+\rho_{n}2^{-R}$. The technique of differential quantization continues to apply to gradient methods with momentum such as Nesterov's accelerated gradient descent, and Polyak's heavy ball method. For these algorithms as well, if the rate is above a certain threshold, there is no loss in convergence rate obtained by the differentially quantized algorithm compared to its unquantized counterpart. Experimental results on both simulated and realworld least-squares problems validate our theoretical analysis.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,020
Tête enseignante GPT0,240
Écart entre enseignants0,221 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations14
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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