We consider the distributed stochastic gradient descent problem, where a main node distributes gradient calculations among $n$ workers from which at most $b \leq n$ can be utilized in parallel. By assigning tasks to all the workers and waiting only for the $k$ fastest ones, the main node can trade-off the error of the algorithm with its runtime by gradually increasing $k$ as the algorithm evolves. However, this strategy, referred to as adaptive k sync, can incur additional costs since it ignores the computational efforts of slow workers. We propose a cost-efficient scheme that assigns tasks only to $k$ workers and gradually increases $k$. As the response times of the available workers are unknown to the main node a priori, we utilize a combinatorial multi-armed bandit model to learn which workers are the fastest while assigning gradient calculations, and to minimize the effect of slow workers. Assuming that the mean response times of the workers are independent and exponentially distributed with different means, we give empirical and theoretical guarantees on the regret of our strategy, i.e., the extra time spent to learn the mean response times of the workers. Compared to adaptive k sync, our scheme achieves significantly lower errors with the same computational efforts while being inferior in terms of speed.


翻译:我们认为分布式的随机梯度下降问题, 即主节点将梯度计算分布在以美元计的工人之间, 最多可以同时使用$b\leq nn美元。 通过将任务分配给所有工人, 并且只等待以美元为最快的工人, 主节点可以随着算法的演进逐渐增加来抵消算法的错误。 然而, 被称为适应性k同步的这一战略, 可能带来额外的成本, 因为它忽视了缓慢工人的计算努力。 我们提议了一个成本效率高的计划, 仅将任务分配给以美元计的工人, 并逐步增加美元。 由于原节点不知道所有工人的响应时间, 我们使用组合式多臂强的波段模型来了解哪些工人在分配梯度计算时是最快的, 并尽可能减少慢工的影响。 假设工人的平均反应时间是独立的, 并且以不同方式指数化地分布着, 我们对我们的策略的遗憾给予经验和理论上的保证, 也就是说, 我们花费额外的时间来学习低等工人的调整过程的调整速度, 比较一下我们的低等工人的调整过程。

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