To lower the communication complexity of federated min-max learning, a natural approach is to utilize the idea of infrequent communications (through multiple local updates) same as in conventional federated learning. However, due to the more complicated inter-outer problem structure in federated min-max learning, theoretical understandings of communication complexity for federated min-max learning with infrequent communications remain very limited in the literature. This is particularly true for settings with non-i.i.d. datasets and partial client participation. To address this challenge, in this paper, we propose a new algorithmic framework called stochastic sampling averaging gradient descent ascent (SAGDA), which i) assembles stochastic gradient estimators from randomly sampled clients as control variates and ii) leverages two learning rates on both server and client sides. We show that SAGDA achieves a linear speedup in terms of both the number of clients and local update steps, which yields an $\mathcal{O}(\epsilon^{-2})$ communication complexity that is orders of magnitude lower than the state of the art. Interestingly, by noting that the standard federated stochastic gradient descent ascent (FSGDA) is in fact a control-variate-free special version of SAGDA, we immediately arrive at an $\mathcal{O}(\epsilon^{-2})$ communication complexity result for FSGDA. Therefore, through the lens of SAGDA, we also advance the current understanding on communication complexity of the standard FSGDA method for federated min-max learning.


翻译:降低联结式小麦学习的通信复杂性,自然的做法是在传统联结式学习中采用与传统联结式学习相同的不定期通信概念(通过多重本地更新),以降低联结式小麦学习的通信复杂性。然而,由于在联结式小麦学习中,对联结式小麦学习通信复杂性的理论理解在文献中仍然非常有限。对于非一.一.d.数据集和部分客户参与的设置来说,情况尤其如此。为了应对这一挑战,我们在本文件中提出了一个新的算法框架,称为平均梯度下降的随机抽样抽样(SAGDA),其中i)组装了随机抽样抽样客户间的问题结构,作为控制变异体和客户方的两种学习率。我们表明,SAGDA在客户数量和地方更新步骤两方面都实现了线性加速,这产生了美元=mathcal{O}(ceplonluslational_clational slegal) 的通信复杂性(SGA-SDA) 标准,通过SGA-Cal-SDA的SDA-S-Cal-SDA-Cal-SDA-SDA-S-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-SQ-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-

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