Second-order methods hold significant promise for enhancing the convergence of deep neural network training; however, their large memory and computational demands have limited their practicality. Thus there is a need for scalable second-order methods that can efficiently train large models. In this paper, we introduce the Sparsified Online Newton (SONew) method, a memory-efficient second-order algorithm that yields a sparsified yet effective preconditioner. The algorithm emerges from a novel use of the LogDet matrix divergence measure; we combine it with sparsity constraints to minimize regret in the online convex optimization framework. Empirically, we test our method on large scale benchmarks of up to 1B parameters. We achieve up to 30% faster convergence, 3.4% relative improvement in validation performance, and 80% relative improvement in training loss, in comparison to memory efficient optimizers including first order methods. Powering the method is a surprising fact -- imposing structured sparsity patterns, like tridiagonal and banded structure, requires little to no overhead, making it as efficient and parallelizable as first-order methods. In wall-clock time, tridiagonal SONew is only about 3% slower per step than first-order methods but gives overall gains due to much faster convergence. In contrast, one of the state-of-the-art (SOTA) memory-intensive second-order methods, Shampoo, is unable to scale to large benchmarks. Additionally, while Shampoo necessitates significant engineering efforts to scale to large benchmarks, SONew offers a more straightforward implementation, increasing its practical appeal. SONew code is available at: https://github.com/devvrit/SONew


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
29+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
153+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
40+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月9日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月9日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月9日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月5日
Arxiv
14+阅读 · 2022年10月15日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
The Matrix Calculus You Need For Deep Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年7月2日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月9日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月9日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月9日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月5日
Arxiv
14+阅读 · 2022年10月15日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
The Matrix Calculus You Need For Deep Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年7月2日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
相关基金
国家自然科学基金
10+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员