Stochastic gradient MCMC methods, such as stochastic gradient Langevin dynamics (SGLD), employ fast but noisy gradient estimates to enable large-scale posterior sampling. Although we can easily extend SGLD to distributed settings, it suffers from two issues when applied to federated non-IID data. First, the variance of these estimates increases significantly. Second, delaying communication causes the Markov chains to diverge from the true posterior even for very simple models. To alleviate both these problems, we propose conducive gradients, a simple mechanism that combines local likelihood approximations to correct gradient updates. Notably, conducive gradients are easy to compute, and since we only calculate the approximations once, they incur negligible overhead. We apply conducive gradients to distributed stochastic gradient Langevin dynamics (DSGLD) and call the resulting method federated stochastic gradient Langevin dynamics (FSGLD). We demonstrate that our approach can handle delayed communication rounds, converging to the target posterior in cases where DSGLD fails. We also show that FSGLD outperforms DSGLD for non-IID federated data with experiments on metric learning and neural networks.


翻译:虽然我们可以很容易地将SGLD扩展至分布式的设置,但在应用非IID数据时,它会遇到两个问题。首先,这些估计数的差异会大增。第二,由于通信延迟,Markov链条甚至为了非常简单的模型而与真实的后继体脱节。为了缓解这两个问题,我们建议了有利的梯度,这是一个简单的机制,将当地的可能性近似结合起来,以纠正梯度更新。值得注意的是,有利的梯度很容易计算,而且由于我们只计算一次近似值,它们就会产生微不足道的间接成本。我们应用了有利的梯度,以传播随机梯度梯度梯度梯度动态(DSGLD),并称由此得出的方法的推力梯度梯度梯度梯度梯度动态(FSGLD)。我们证明,我们的方法可以处理延迟的通信周期,在DSGLD失败的情况下与目标的远地标相融合。我们还展示了FSGLD在非基数据实验中超越了 DSGLD。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
142+阅读 · 2021年3月17日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
【干货书】机器学习Primer,122页pdf
专知会员服务
106+阅读 · 2020年10月5日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17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
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
SIGIR2019 接收论文列表
专知
18+阅读 · 2019年4月20日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月11日
Arxiv
4+阅读 · 2021年7月1日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
142+阅读 · 2021年3月17日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
【干货书】机器学习Primer,122页pdf
专知会员服务
106+阅读 · 2020年10月5日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17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
相关资讯
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
SIGIR2019 接收论文列表
专知
18+阅读 · 2019年4月20日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员