Limited compute and communication capabilities of edge users create a significant bottleneck for federated learning (FL) of large models. We consider a realistic, but much less explored, cross-device FL setting in which no client has the capacity to train a full large model nor is willing to share any intermediate activations with the server. To this end, we present Principal Sub-Model (PriSM) training methodology, which leverages models low-rank structure and kernel orthogonality to train sub-models in the orthogonal kernel space. More specifically, by applying singular value decomposition (SVD) to original kernels in the server model, PriSM first obtains a set of principal orthogonal kernels in which each one is weighed by its singular value. Thereafter, PriSM utilizes our novel sampling strategy that selects different subsets of the principal kernels independently to create sub-models for clients. Importantly, a kernel with a large singular value is assigned with a high sampling probability. Thus, each sub-model is a low-rank approximation of the full large model, and all clients together achieve the near full-model training. Our extensive evaluations on multiple datasets in various resource-constrained settings show that PriSM can yield an improved performance of up to 10% compared to existing alternatives, with only around 20% sub-model training.


翻译:边缘用户的有限计算和通信能力为大型模型的联结学习( FL) 创建了一个巨大的瓶颈。 我们认为这是一个现实的、但更不用探讨的交叉设计FL设置,在这个设置中,没有一个客户有能力训练一个完整的大模型,也不愿意与服务器分享任何中间启动功能。 为此,我们提出首席子模型(PriSM)培训方法,利用低级别结构和内核交错式模型,在正方圆内核空间中培训子模型。更具体地说,通过对服务器模型的原始内核应用单值分解(SVD),PriSM首先获得一套主要或方圆内核模型,其中每个客户都没有能力,也没有能力将每个客户按其单值衡量。 之后,PriSM利用我们的新取样战略,独立地选择主要内核的不同子组,为客户创建子模型。 关键是,一个具有大单值的内核值的内核内核,概率很高。因此,每个子模型都比整个模型的低级近近端近端近端点点,我们整个模型的模型的模型的高级模型显示所有的资源客户,只有全部的模型的高级模型,才能获得整个模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16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
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月17日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员