When implementing the gradient descent method in low precision, the employment of stochastic rounding schemes helps to prevent stagnation of convergence caused by the vanishing gradient effect. Unbiased stochastic rounding yields zero bias by preserving small updates with probabilities proportional to their relative magnitudes. This study provides a theoretical explanation for the stagnation of the gradient descent method in low-precision computation. Additionally, we propose two new stochastic rounding schemes that trade the zero bias property with a larger probability to preserve small gradients. Our methods yield a constant rounding bias that, on average, lies in a descent direction. For convex problems, we prove that the proposed rounding methods typically have a beneficial effect on the convergence rate of gradient descent. We validate our theoretical analysis by comparing the performances of various rounding schemes when optimizing a multinomial logistic regression model and when training a simple neural network with an 8-bit floating-point format.


翻译:在低精度计算中采用梯度下降法时,采用随机四舍五入办法有助于防止因渐变效应消失而导致的趋同停滞。无偏见的随机四舍五入通过保留与相对规模成比例的概率成比例的微小更新而产生零偏差偏差。本项研究为低精度计算中梯度下降法的停滞提供了理论解释。此外,我们提议了两种新的随机四舍五入办法,将零偏差属性与更大的可能性进行交换,以保存小梯度。我们的方法产生了一种持续的四舍五入偏差,平均而言,这种四舍五入取向一种下降方向。对于曲线问题,我们证明拟议的四舍四舍五入方法通常会对梯度下降的趋同率产生有益影响。我们验证了我们的理论分析,方法是在优化多位曲线回归模型和训练8位浮点格式的简单神经网络时比较各种四舍五入办法的性能。</s>

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
118+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
38+阅读 · 2021年8月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员