Understanding and Improving Shampoo and SOAP via Kullback-Leibler Minimization
Notice bibliographique
Résumé
Shampoo and its efficient variant, SOAP, employ structured second-moment estimations and have shown strong performance for training neural networks (NNs). In practice, however, Shampoo typically requires step-size grafting with Adam to be competitive, and SOAP mitigates this by applying Adam in Shampoo's eigenbasis -- at the cost of additional memory overhead from Adam in both methods. Prior analyses have largely relied on the Frobenius norm to motivate these estimation schemes. We instead recast their estimation procedures as covariance estimation under Kullback-Leibler (KL) divergence minimization, revealing a previously overlooked theoretical limitation and motivating principled redesigns. Building on this perspective, we develop $\textbf{KL-Shampoo}$ and $\textbf{KL-SOAP}$, practical schemes that match or exceed the performance of Shampoo and SOAP in NN pre-training while achieving SOAP-level per-iteration runtime. Notably, KL-Shampoo does not rely on Adam to attain competitive performance, eliminating the memory overhead introduced by Adam. Across our experiments, KL-Shampoo consistently outperforms SOAP, Shampoo, and even KL-SOAP, establishing the KL-based approach as a promising foundation for designing structured methods in NN optimization. An implementation of KL-Shampoo/KL-SOAP is available at https://github.com/yorkerlin/KL-Methods
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 | 0,005 | 0,023 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,005 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,005 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,003 |
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 ».