Unlike theoretical distributed learning (DL), DL over wireless edge networks faces the inherent dynamics/uncertainty of wireless connections and edge nodes, making DL less efficient or even inapplicable under the highly dynamic wireless edge networks (e.g., using mmW interfaces). This article addresses these problems by leveraging recent advances in coded computing and the deep dueling neural network architecture. By introducing coded structures/redundancy, a distributed learning task can be completed without waiting for straggling nodes. Unlike conventional coded computing that only optimizes the code structure, coded distributed learning over the wireless edge also requires to optimize the selection/scheduling of wireless edge nodes with heterogeneous connections, computing capability, and straggling effects. However, even neglecting the aforementioned dynamics/uncertainty, the resulting joint optimization of coding and scheduling to minimize the distributed learning time turns out to be NP-hard. To tackle this and to account for the dynamics and uncertainty of wireless connections and edge nodes, we reformulate the problem as a Markov Decision Process and then design a novel deep reinforcement learning algorithm that employs the deep dueling neural network architecture to find the jointly optimal coding scheme and the best set of edge nodes for different learning tasks without explicit information about the wireless environment and edge nodes' straggling parameters. Simulations show that the proposed framework reduces the average learning delay in wireless edge computing up to 66% compared with other DL approaches. The jointly optimal framework in this article is also applicable to any distributed learning scheme with heterogeneous and uncertain computing nodes.


翻译:与理论分布式学习(DL)不同的是,无线边缘网络的DL面临无线连接和边缘节点的内在动态/不确定性,使得DL在高度动态的无线边缘网络(例如,使用 mmW 界面)下的效率甚至不适用,使DL更低,甚至无法在高度动态的无线边缘网络(例如,使用 mmW 界面)下优化。本条款通过利用编码计算的最新进展和深层分解神经网络结构来解决这些问题。通过引入编码结构/冗余,可以完成分散式学习任务,而不必等待交错节点。与传统编码计算(只优化代码结构)不同的常规编码计算,在无线边端连接和边缘节点上进行分配,还需要优化无差异的无线边缘节点的无线边节点选择/安排,还需要优化无差异连接的无线边缘节点的无线边节点选择/列表的选择/调整,同时在不使用最深层次的线际网络结构中进行最佳的学习。

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