Training deep neural networks on large datasets containing high-dimensional data requires a large amount of computation. A solution to this problem is data-parallel distributed training, where a model is replicated into several computational nodes that have access to different chunks of the data. This approach, however, entails high communication rates and latency because of the computed gradients that need to be shared among nodes at every iteration. The problem becomes more pronounced in the case that there is wireless communication between the nodes (i.e. due to the limited network bandwidth). To address this problem, various compression methods have been proposed including sparsification, quantization, and entropy encoding of the gradients. Existing methods leverage the intra-node information redundancy, that is, they compress gradients at each node independently. In contrast, we advocate that the gradients across the nodes are correlated and propose methods to leverage this inter-node redundancy to improve compression efficiency. Depending on the node communication protocol (parameter server or ring-allreduce), we propose two instances of the LGC approach that we coin Learned Gradient Compression (LGC). Our methods exploit an autoencoder (i.e. trained during the first stages of the distributed training) to capture the common information that exists in the gradients of the distributed nodes. We have tested our LGC methods on the image classification and semantic segmentation tasks using different convolutional neural networks (ResNet50, ResNet101, PSPNet) and multiple datasets (ImageNet, Cifar10, CamVid). The ResNet101 model trained for image classification on Cifar10 achieved an accuracy of 93.57%, which is lower than the baseline distributed training with uncompressed gradients only by 0.18%.


翻译:在包含高维数据的大型数据集上培训深神经网络需要大量计算。 解决这个问题的解决方案是数据平行分布培训, 将模型复制到能够访问数据不同块数的数个计算节点中。 然而, 这种方法需要高通信率和延迟度, 因为计算出需要在每个迭代的节点之间共享的梯度。 问题在节点之间出现无线通信( 即由于101网络带宽有限) 的情况下变得更加明显。 为了解决这个问题, 已经提出了各种压缩方法, 包括宽度、 量度和梯度的加密网络。 现有方法利用了内部信息冗余, 也就是说, 每个节点的渐变率是独立的。 相反, 我们主张, 节点之间的梯度是相关联的, 并提议了方法, 利用节点间节点的节点冗余能力来提高调效率。 取决于节点通信协议( 平流服务器或环流压), 我们提出了两种 LGC 方法, 我们用磁性递增的图像结构, 我们使用了一个普通的平级的平流 。

1
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
MATLAB玩转深度学习?新书「MATLAB Deep Learning」162页pdf
专知会员服务
99+阅读 · 2020年1月13日
【课程推荐】 深度学习中的几何(Geometry of Deep Learning)
专知会员服务
57+阅读 · 2019年11月10日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+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
39+阅读 · 2019年10月9日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
7+阅读 · 2019年5月31日
Arxiv
9+阅读 · 2018年3月28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
27+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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员