MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W7132867797

Network Resource Allocation and Topology Design for Distributed Machine Learning

2024· dissertation· W7132867797 sur OpenAlexaff
Jingrong Wang

Notice bibliographique

RevueTSpace · 2024
Typedissertation
Langue
DomaineComputer Science
ThématiqueStochastic Gradient Optimization Techniques
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDistributed learningDistributed algorithmOverhead (engineering)Network topologyResource allocationLoad balancing (electrical power)Bandwidth (computing)ComputationTelecommunications network
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Distributed learning has gained attention as a way to accelerate large-scale tasks using parallel computing and distributed storage. However, varying network conditions and heterogeneous computational capabilities among workers can lead to high latency, imbalanced workloads, and degraded learning performance. This thesis explores a distributed learning system where workers share limited communication resources. The goal is to minimize overall training time across different learning paradigms, including server-based and decentralized peer-to-peer learning, from offline to online solutions. We first consider server-based distributed learning, where the server updates models by aggregating local information from workers. Training time per iteration is limited by the straggler, the last worker to send its data. To reduce idle time at synchronization, we generalize online bandwidth allocation and batch size tuning as distributed online min-max optimization. Our aim is to minimize the pointwise maximum of time-varying, monotone cost functions without prior knowledge of them. We propose two novel algorithms: Distributed Online resource Re-Allocation (DORA), where non-stragglers share resources with stragglers, and Distributed Online Load Balancing with rIsk-averse assistancE (DOLBIE), where underloaded workers assist the most overloaded ones. Notably, DORA and DOLBIE avoid gradient calculations and projections, significantly reducing communication and computation overhead in large-scale networks. We consider decentralized learning where each worker updates its model using a weighted average of its own model and those received from neighbors. The weights that each worker assigns to its neighbors form a consensus weight matrix. The overall training time is influenced by the network topology and communication speed. We propose a novel algorithm, Communication-Efficient Network Topology (CENT), which reduces training latency by removing unnecessary communication links and enforcing graph sparsity in terms of the consensus matrix. CENT uses a fixed step size to balance convergence and sparsity, while its adaptive version (CENT-A) adjusts the trade-off factor based on objective feedback. Both CENT and CENT-A maintain the training convergence rate and outperform state-of-the-art algorithms in real-world scenarios. We further consider practical systems where workers have heterogeneous computation capacities and communication channel conditions, which can vary dynamically. We tackle the problem of jointly designing the consensus weight matrix and bandwidth allocation in an unpredictable time-varying network. We propose Dynamic Communication-Efficient Network Topology (DCENT), an algorithm that adaptively adjusts the consensus weight matrix, eliminates poor communication links, and compensates important but low-quality links with more resources. DCENT guarantees bounded dynamic regret and ensures the convergence of decentralized training. Experiments with real-world machine learning tasks demonstrate the efficacy of the proposed solution and its performance advantage over state-of-the-art algorithms.

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: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,014

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
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

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 Opus0,031
Tête enseignante GPT0,315
Écart entre enseignants0,285 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueTSpaceMême sujetStochastic Gradient Optimization TechniquesTravaux en français237 207