Communication compression is a crucial technique for modern distributed learning systems to alleviate their communication bottlenecks over slower networks. Despite recent intensive studies of gradient compression for data parallel-style training, compressing the activations for models trained with pipeline parallelism is still an open problem. In this paper, we propose AC-SGD, a novel activation compression algorithm for communication-efficient pipeline parallelism training over slow networks. Different from previous efforts in activation compression, instead of compressing activation values directly, AC-SGD compresses the changes of the activations. This allows us to show, to the best of our knowledge for the first time, that one can still achieve $O(1/\sqrt{T})$ convergence rate for non-convex objectives under activation compression, without making assumptions on gradient unbiasedness that do not hold for deep learning models with non-linear activation functions.We then show that AC-SGD can be optimized and implemented efficiently, without additional end-to-end runtime overhead.We evaluated AC-SGD to fine-tune language models with up to 1.5 billion parameters, compressing activations to 2-4 bits.AC-SGD provides up to 4.3X end-to-end speed-up in slower networks, without sacrificing model quality. Moreover, we also show that AC-SGD can be combined with state-of-the-art gradient compression algorithms to enable "end-to-end communication compression: All communications between machines, including model gradients, forward activations, and backward gradients are compressed into lower precision.This provides up to 4.9X end-to-end speed-up, without sacrificing model quality.


翻译:通信压缩是现代分布式学习系统的关键技术,以缓解在较慢的网络中传播的通信瓶颈。 尽管最近对数据平行式培训的梯度压缩进行了密集研究,但压缩受编线平行论训练的模型的启动仍然是一个尚未解决的问题。 在本文中,我们提出AC-SGD,这是用于通信高效管道平行化培训的新型激活压缩压缩算法,与以前在激活压缩而不是直接压缩激活值的努力不同,AC-SGD压缩了激活值的变化。这使我们能够根据我们的知识,首次显示对数据平行式培训的梯度压缩进行梯度压缩的密集研究,压缩受编线平行平行线平行线平行训练的模型的启动率仍然是美元($(1/\ sqrt{T}),同时不假设在启动非线性编线性编线平行线平行线目标的加速度。 后,AC-SGD可以优化并高效地实施,而不用额外的模式到周期性运行中。 我们评估了AC-SGD的精确度, 将精细度语言模型提高到了15亿个参数, 将快速级级的升级速度速度转换为Sqreval-de-de-deal-de-de-de-de-de-xxxxxxxxxxxx

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