Emerging applications in multi-agent environments such as internet-of-things, networked sensing, autonomous systems and federated learning, call for decentralized algorithms for finite-sum optimizations that are resource-efficient in terms of both computation and communication. In this paper, we consider the prototypical setting where the agents work collaboratively to minimize the sum of local loss functions by only communicating with their neighbors over a predetermined network topology. We develop a new algorithm, called DEcentralized STochastic REcurSive gradient methodS (DESTRESS) for nonconvex finite-sum optimization, which matches the optimal incremental first-order oracle (IFO) complexity of centralized algorithms for finding first-order stationary points, while maintaining communication efficiency. Detailed theoretical and numerical comparisons corroborate that the resource efficiencies of DESTRESS improve upon prior decentralized algorithms over a wide range of parameter regimes. DESTRESS leverages several key algorithm design ideas including randomly activated stochastic recursive gradient updates with mini-batches for local computation, gradient tracking with extra mixing (i.e., multiple gossiping rounds) for per-iteration communication, together with careful choices of hyper-parameters and new analysis frameworks to provably achieve a desirable computation-communication trade-off.


翻译:多试剂环境中新出现的应用,如互联网、网络遥感、自主系统和联合学习等,要求为计算和通信方面资源效率高的有限和优化而采用分散式算法。在本文件中,我们考虑了各种代理机构通过在事先确定的网络地形学上与邻居沟通,协作尽量减少当地损失功能总量的原型环境。我们开发了一种新的算法,称为分散式Stechastic RecurSive梯度方法S(DESTRSESS),用于非convelx定额和优化,与寻找一级固定点、同时保持通信效率的集中算法的最佳递增第一阶或最高端(IFO)复杂性相匹配。详细的理论和数字比较证实,DESTRESS的资源效率通过在一系列广泛的参数系统中与先前的分散式算法提高。DESTRESTERSS利用了几种关键的算法设计构想,包括随机激活的随机性随机性再生变现性递增梯度梯度更新,与本地计算、递增混合的梯度跟踪(i.e.、多流流化轮)等中央算法复杂级算法,同时实现理想的通信框架,并进行认真的超度分析。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】强化学习工业应用,408页pdf
专知会员服务
227+阅读 · 2022年2月3日
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
85+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
110+阅读 · 2020年5月15日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28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
spinningup.openai 强化学习资源完整
CreateAMind
6+阅读 · 2018年12月17日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月2日
Arxiv
3+阅读 · 2017年12月1日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28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
spinningup.openai 强化学习资源完整
CreateAMind
6+阅读 · 2018年12月17日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员