Second-order optimizers are thought to hold the potential to speed up neural network training, but due to the enormous size of the curvature matrix, they typically require approximations to be computationally tractable. The most successful family of approximations are Kronecker-Factored, block-diagonal curvature estimates (KFAC). Here, we combine tools from prior work to evaluate exact second-order updates with careful ablations to establish a surprising result: Due to its approximations, KFAC is not closely related to second-order updates, and in particular, it significantly outperforms true second-order updates. This challenges widely held believes and immediately raises the question why KFAC performs so well. We answer this question by showing that KFAC approximates a first-order algorithm, which performs gradient descent on neurons rather than weights. Finally, we show that this optimizer often improves over KFAC in terms of computational cost and data-efficiency.


翻译:第二阶优化器被认为保持了加快神经网络培训的潜力,但由于曲线矩阵的庞大规模,它们通常需要近似值才能进行计算。最成功的近似值组合是Kronecker-Corporate,块对角曲线估计值(KFAC )。在这里,我们把以前的工作工具结合在一起,对精确的第二阶更新进行评估,并小心地进行推导,以得出一个令人惊讶的结果:由于其近似值,KFAC与第二阶更新没有密切关联,特别是它大大超过真正的第二阶更新值。这一广泛存在的挑战令人相信并立即提出了KFAC表现如此好的原因。我们回答这个问题时,我们通过显示KFAC接近于一阶算法,该算出神经元的梯度下降,而不是重量。最后,我们表明,在计算成本和数据效率方面,这一优化器往往比KFAC改进。

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