In decentralized optimization environments, each agent $i$ in a network of $n$ optimization nodes possesses a private function $f_i$, and nodes communicate with their neighbors to cooperatively minimize the aggregate objective $\sum_{i=1}^n f_i$. In this setting, synchronizing the nodes' updates incurs significant communication overhead and computational costs, so much of the recent literature has focused on the analysis and design of asynchronous optimization algorithms where agents activate and communicate at arbitrary times, without requiring a global synchronization enforcer. Nonetheless, in most of the work on the topic, active nodes select a neighbor to contact based on a fixed probability (e.g., uniformly at random), a choice that ignores the optimization landscape at the moment of activation. Instead, in this work we introduce an optimization-aware selection rule that chooses the neighbor with the highest dual cost improvement (a quantity related to a consensus-based dualization of the problem at hand). This scheme is related to the coordinate descent (CD) method with a Gauss-Southwell (GS) rule for coordinate updates; in our setting however, only a subset of coordinates is accessible at each iteration (because each node is constrained to communicate only with its direct neighbors), so the existing literature on GS methods does not apply. To overcome this difficulty, we develop a new analytical framework for smooth and strongly convex $f_i$ that covers the class of set-wise CD algorithms -- a class that directly applies to decentralized scenarios, but is not limited to them -- and we show that the proposed set-wise GS rule achieves a speedup by a factor of up to the maximum degree in the network (which is of the order of $\Theta(n)$ in highly connected graphs). The speedup predicted by our theoretical analysis is subsequently validated in numerical experiments with synthetic data.


翻译:在分散化的优化环境中,在由美元优化节点组成的网络中,每个代理商美元在优化节点中拥有私人功能$f_i$,而节点与邻居沟通,以合作最小化总目标$sum ⁇ i=1 ⁇ n f_i$。在此背景下,同步节点更新会产生巨大的通信间接费用和计算成本,因此,最近的许多文献都侧重于分析和设计非同步优化算法,代理商在任意时间启动和沟通,而不需要全球同步执行器。然而,在大多数关于这个主题的工作中,活跃节点选择一个以固定概率为基础的邻居进行联系(例如,统一随机),这一选择忽略了启动时的优化场景环境。相反,我们在工作中引入了一种优化认知选择规则,选择了双成本改进率最高的邻居(数量与基于共识的双轨化问题双轨化相关),而不需要全球同步执行程序。这个办法与我们Gaus-Southwell (GS) 规则下的协调,用于协调更新;然而,在我们设置的级别规则中,仅应用一个直位值的直流化的直流化的直径定位,只能显示一个直径直径定位的直径的直径的直径定位,而显示的直径定位的直径定位的直径坐标,而显示的直径径径直的直显示的直线路路段。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
175+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
175+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22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
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员