In decentralized optimization, nodes of a communication network each possess a local objective function, and communicate using gossip-based methods in order to minimize the average of these per-node functions. While synchronous algorithms are heavily impacted by a few slow nodes or edges in the graph (the \emph{straggler problem}), their asynchronous counterparts are notoriously harder to parametrize. Indeed, their convergence properties for networks with heterogeneous communication and computation delays have defied analysis so far. In this paper, we use a \emph{ continuized} framework to analyze asynchronous algorithms in networks with delays. Our approach yields a precise characterization of convergence time and of its dependency on heterogeneous delays in the network. Our continuized framework benefits from the best of both continuous and discrete worlds: the algorithms it applies to are based on event-driven updates. They are thus essentially discrete and hence readily implementable. Yet their analysis is essentially in continuous time, relying in part on the theory of delayed ODEs. Our algorithms moreover achieve an \emph{asynchronous speedup}: their rate of convergence is controlled by the eigengap of the network graph weighted by local delays, instead of the network-wide worst-case delay as in previous analyses. Our methods thus enjoy improved robustness to stragglers.


翻译:在优化方面,通信网络的节点各自都具有本地客观功能,并且使用八卦为基础的方法进行沟通,以最大限度地减少这些每个节点功能的平均值。虽然同步算法受到图形中几个缓慢节点或边缘(memph{stragler proble)的严重影响,但其无节点的对等方则明显更难进行对称。事实上,它们对于通信和计算延误不一的网络的趋同特性迄今无法进行分析。在本文中,我们使用一个基于八卦的计算法框架来分析网络中的非同步算法,以延缓的方式分析。我们的方法对趋同时间及其对于网络中各异性延迟的依赖性作了精确的描述。我们的同步算法对连续和离散世界的最佳组合框架有利:它应用的算法是以事件驱动的最新数据为基础。因此,它们基本上离散,因此很容易执行。但是它们的分析基本上是连续的,部分依靠延迟的计算理论。我们的算法还实现了网络最强的同步性。我们的算法还实现了网络最强的趋同性,因此,通过之前的网络的超速率率实现了网络的同步分析。

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