Bilevel optimization is a popular hierarchical model in machine learning, and has been widely applied to many machine learning tasks such as meta learning, hyperparameter learning and policy optimization. Although many bilevel optimization algorithms recently have been developed, few adaptive algorithm focuses on the bilevel optimization under the distributed setting. It is well known that the adaptive gradient methods show superior performances on both distributed and non-distributed optimization. In the paper, thus, we propose a novel adaptive federated bilevel optimization algorithm (i.e.,AdaFBiO) to solve the distributed bilevel optimization problems, where the objective function of Upper-Level (UL) problem is possibly nonconvex, and that of Lower-Level (LL) problem is strongly convex. Specifically, our AdaFBiO algorithm builds on the momentum-based variance reduced technique and local-SGD to obtain the best known sample and communication complexities simultaneously. In particular, our AdaFBiO algorithm uses the unified adaptive matrices to flexibly incorporate various adaptive learning rates to update variables in both UL and LL problems. Moreover, we provide a convergence analysis framework for our AdaFBiO algorithm, and prove it needs the sample complexity of $\tilde{O}(\epsilon^{-3})$ with communication complexity of $\tilde{O}(\epsilon^{-2})$ to obtain an $\epsilon$-stationary point. Experimental results on federated hyper-representation learning and federated data hyper-cleaning tasks verify efficiency of our algorithm.


翻译:双层优化是机器学习中流行的等级模式,并被广泛应用于许多机器学习任务,如元学习、超参数学习和政策优化。尽管最近开发了许多双级优化算法,但很少有适应性算法侧重于分布式环境下的双层优化。众所周知,适应性梯度方法在分布式和非分布式优化上都表现出优异的性能。因此,在论文中,我们提出了一种新的适应性适应性联合双级优化算法(即,AdaFBiO),以解决分布式双级优化问题,即高级(UL)问题的目标功能可能是非康维x,而低级(LL)问题则是很强的康维x。具体地说,我们的AdaFBiO的算法建立在基于动力的变异性降低技术和本地SGD上,以同时获得已知的最佳样本和通信复杂性。特别是我们的AdaFBiO的算法使用统一调制矩阵,将各种适应性学习率纳入UL和LL问题的变量更新。此外,我们为我们的AdFBIO-3级复杂程度的学习数据样本提供了我们Adrialal-lus-lusxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxlalxxxxxxxxxxxx。

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
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
123+阅读 · 2020年9月8日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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 · 2013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
0+阅读 · 2022年12月23日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月21日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
13+阅读 · 2021年3月29日
A Comprehensive Survey on Transfer Learning
Arxiv
121+阅读 · 2019年11月7日
Transfer Adaptation Learning: A Decade Survey
Arxiv
37+阅读 · 2019年3月12日
VIP会员
相关VIP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
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
123+阅读 · 2020年9月8日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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 · 2013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