We study structured convex optimization problems, with additive objective $r:=p + q$, where $r$ is ($\mu$-strongly) convex, $q$ is $L_q$-smooth and convex, and $p$ is $L_p$-smooth, possibly nonconvex. For such a class of problems, we proposed an inexact accelerated gradient sliding method that can skip the gradient computation for one of these components while still achieving optimal complexity of gradient calls of $p$ and $q$, that is, $\mathcal{O}(\sqrt{L_p/\mu})$ and $\mathcal{O}(\sqrt{L_q/\mu})$, respectively. This result is much sharper than the classic black-box complexity $\mathcal{O}(\sqrt{(L_p+L_q)/\mu})$, especially when the difference between $L_q$ and $L_q$ is large. We then apply the proposed method to solve distributed optimization problems over master-worker architectures, under agents' function similarity, due to statistical data similarity or otherwise. The distributed algorithm achieves for the first time lower complexity bounds on {\it both} communication and local gradient calls, with the former having being a long-standing open problem. Finally the method is extended to distributed saddle-problems (under function similarity) by means of solving a class of variational inequalities, achieving lower communication and computation complexity bounds.
翻译:我们用添加目标$r: =p + q$, 其中美元为$\ mu$- 强力) comvex, 美元分别为$_ q$- smooth 和 comvex, 美元分别为$L_ q$- smoth, 美元为$L_ p美元- smoth, 可能不是 convex。 对于这组问题, 我们建议了一种不切实际的加速梯度滑动方法, 它可以跳过其中一个部件的梯度计算, 同时仍然能达到美元和美元( 美元) 的梯度调用量的最佳复杂性, 即 $\ mathcal{ O} ( sqrt{L_ p/\ mu} 美元) 美元, 美元是美元( sqrqr_ p/\ mu} 美元 美元, 美元 美元, 美元 美元 美元 美元 美元, 美元是 美元 美元 美元, 美元, 美元 美元, 美元, 美元 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元,