Modern deep learning models are often trained in parallel over a collection of distributed machines to reduce training time. In such settings, communication of model updates among machines becomes a significant performance bottleneck and various lossy update compression techniques have been proposed to alleviate this problem. In this work, we introduce a new, simple yet theoretically and practically effective compression technique: natural compression (NC). Our technique is applied individually to all entries of the to-be-compressed update vector and works by randomized rounding to the nearest (negative or positive) power of two, which can be computed in a "natural" way by ignoring the mantissa. We show that compared to no compression, NC increases the second moment of the compressed vector by not more than the tiny factor $\frac{9}{8}$, which means that the effect of NC on the convergence speed of popular training algorithms, such as distributed SGD, is negligible. However, the communications savings enabled by NC are substantial, leading to $3$-$4\times$ improvement in overall theoretical running time. For applications requiring more aggressive compression, we generalize NC to natural dithering, which we prove is exponentially better than the common random dithering technique. Our compression operators can be used on their own or in combination with existing operators for a more aggressive combined effect and offer new state-of-the-art both in theory and practice.


翻译:现代深层次的学习模式往往在一系列分布式机器的同时进行训练,以减少培训时间。在这种环境下,机器之间交流模型更新会成为一个重大的性能瓶颈,并提议了各种损失性更新压缩技术来缓解这一问题。在这项工作中,我们引入了一种新的、简单但理论上和实际上有效的压缩技术:自然压缩(NC)。我们的技术被单独应用到即将压缩的更新矢量的所有条目上,并且通过随机四舍五入到最近的两种(负或正)功率上的工作,而两种功率可以用“自然”的方式计算,而这种功率可以通过忽略曼蒂萨的方式计算出来。我们表明,与不压缩相比,NC相比,压缩矢量的第二刻度增加了不大于微小的因子$\frac{9 ⁇ 8},这意味着NC对流行培训算法(如分布式SGDD)的趋同速度的影响微不足道。然而,NC所节省的通信量很大,在总体理论运行时间里可以达到3-4美元-时间的改进。对于需要更积极性压缩的应用程序,我们将NC推广到自然抖动的理论理论,我们所运用的操作者们会更好地使用。

0
下载
关闭预览

相关内容

Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11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
[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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1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
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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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 · 2013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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011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10月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月18日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
38+阅读 · 2021年8月31日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1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
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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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 · 2013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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011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