Decentralized learning offers privacy and communication efficiency when data are naturally distributed among agents communicating over an underlying graph. Motivated by overparameterized learning settings, in which models are trained to zero training loss, we study algorithmic and generalization properties of decentralized learning with gradient descent on separable data. Specifically, for decentralized gradient descent (DGD) and a variety of loss functions that asymptote to zero at infinity (including exponential and logistic losses), we derive novel finite-time generalization bounds. This complements a long line of recent work that studies the generalization performance and the implicit bias of gradient descent over separable data, but has thus far been limited to centralized learning scenarios. Notably, our generalization bounds approximately match in order their centralized counterparts. Critical behind this, and of independent interest, is establishing novel bounds on the training loss and the rate-of-consensus of DGD for a class of self-bounded losses. Finally, on the algorithmic front, we design improved gradient-based routines for decentralized learning with separable data and empirically demonstrate orders-of-magnitude of speed-up in terms of both training and generalization performance.


翻译:分散化学习在通过一个基本图进行自然传播的代理机构之间可以自然地分配数据时,可以提高隐私和通信效率。受过度分化学习环境的驱动,模型被训练为零培训损失,我们研究分散化学习的算法和一般化特性,根据分层偏差数据,研究分层学习和梯度下降的分层学习,具体来说,对于分散化的梯度下降和在无限范围内从零到零(包括指数和后勤损失)的各种损失功能,我们得出新的有限时间一般化界限。这补充了最近进行的一系列工作,即研究梯度下降对可分离数据的一般性表现和隐含的偏向性,但迄今仅限于集中化的学习情景。值得注意的是,我们一般化的概括化大致符合其集中的对应方的顺序。在这一点和独立利益背后的关键是,为培训损失和自定损失类别的发展趋势的一致程度建立了新的界限。最后,在算法方面,我们设计了以分层化数据为基础进行分层化学习的改进的基于梯度的例行程序,并用实验性地显示速度的幅度变化的顺序。

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