We consider the distributed stochastic optimization problem where $n$ agents want to minimize a global function given by the sum of agents' local functions, and focus on the heterogeneous setting when agents' local functions are defined over non-i.i.d. data sets. We study the Local SGD method, where agents perform a number of local stochastic gradient steps and occasionally communicate with a central node to improve their local optimization tasks. We analyze the effect of local steps on the convergence rate and the communication complexity of Local SGD. In particular, instead of assuming a fixed number of local steps across all communication rounds, we allow the number of local steps during the $i$-th communication round, $H_i$, to be different and arbitrary numbers. Our main contribution is to characterize the convergence rate of Local SGD as a function of $\{H_i\}_{i=1}^R$ under various settings of strongly convex, convex, and nonconvex local functions, where $R$ is the total number of communication rounds. Based on this characterization, we provide sufficient conditions on the sequence $\{H_i\}_{i=1}^R$ such that Local SGD can achieve linear speed-up with respect to the number of workers. Furthermore, we propose a new communication strategy with increasing local steps superior to existing communication strategies for strongly convex local functions. On the other hand, for convex and nonconvex local functions, we argue that fixed local steps are the best communication strategy for Local SGD and recover state-of-the-art convergence rate results. Finally, we justify our theoretical results through extensive numerical experiments.


翻译:我们考虑了分布式的随机优化问题,即美元代理商希望将当地功能加在一起产生的全球功能降到最低,并关注在非i.i.d.数据集上界定当地代理商的当地功能时的多样化设置。我们研究了当地SGD方法,即当地代理商执行若干当地随机梯度梯度步骤,有时与中央节点通信,以改进当地优化任务。我们分析了当地步骤对当地SGD的趋同率和通信复杂性的影响。特别是,我们没有在所有通信周期中固定地采取一定数量的当地步骤,而是允许美元(H)美元(i)美元)第一轮通信周期期间当地步骤的数量不同和任意数字。我们的主要贡献是将当地SGD的趋同率定性为$H_i=i=i=1R$的功能,在不同情况下,当地通信速度和当地通信的总数是$(R$)的总数。基于这一特征,我们为美元(H)ix美元(i)当地通信周期中的固定步骤提供了足够的条件,我们为当前SGDG值战略的升级速度提供了一定速度。

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
72+阅读 · 2022年6月28日
机器学习损失函数概述,Loss Functions in Machine Learning
专知会员服务
82+阅读 · 2022年3月19日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+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 · 2012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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月3日
Arxiv
45+阅读 · 2022年9月19日
Arxiv
64+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+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 · 2012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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员