Nov, 2023

DAGC：面向移动计算的分布式机器学习数据容量感知自适应稀疏梯度压缩

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TL;DR在移动环境中，分布式机器学习面临着严重的通信瓶颈问题。梯度压缩已成为解决此问题的有效方法，在带宽有限和流量计费等环境中可以提供显著的好处。然而，在非 IID 环境中，由于一种适用于所有数据的压缩方法，它们遭遇到严重的性能下降。为具有不同数据分布和数据量的工作节点分配不同的压缩率因此是一个有前景的解决方案。本研究介绍了一种使用非均匀压缩的分布式 SGD 分析方法，揭示了收敛速率（指实现某个准确度所需的迭代次数）受应用于具有不同数据量的节点的压缩率的影响。因此，我们将相对压缩率分配作为一个 $n$ 个变量卡方非线性优化问题进行建模，并在通信开销有限的约束下进行求解。我们提出了 DAGC-R 方法，将具有较大数据量的节点分配保守的压缩率。鉴于移动设备的计算能力有限，我们还提出了 DAGC-A 方法，在非均匀数据分布的场景中具有较低的计算需求，并提高了绝对梯度压缩器的鲁棒性。实验证明，DAGC-A 和 DAGC-R 在处理高度不平衡的数据量分布和受限通信时能够获得更好的性能。
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发现论文，激发创造
  • 深度梯度压缩：降低分布式训练的通信带宽

    本文提出深度梯度压缩 (DGC)，通过动量修正、局部梯度截断、动量因子掩模和预热训练，使得分布式 SGD 中 99.9% 的梯度交换变得不重要，从而大大减少通信带宽需求，有效保持模型准确率，支持在 1Gbps 以太网和移动设备上进行大规模分布式训练。

    Dec, 2017

  • 关于异构数据分布式优化的通信压缩

    本文研究比较了两种标准的数据压缩方法：分布式量化 SGD 和分布式 SGD 反馈错误的压缩机在非独立同分布数据集的训练效果，结果表明，后者比前者更适合非独立同分布数据，但两种方法都会因为数据分布的不均匀而变慢。文中还提出一种对于强凸问题有效的方法和适用于线性压缩器的更通用的方法。

    Sep, 2020

  • 基于方差的梯度压缩用于高效的分布式深度学习

    本文提出了一种用于降低分布式深度学习通信开销的方法，通过延迟梯度更新以使得梯度可以在计算出高幅度、低方差的梯度后进行。在实验中，我们证明了该方法能够在保持模型准确性的同时实现非常高的压缩比，并分析了使用计算模型和通信模型的效率，提供了该方法能够实现在许多场景下使用基础设施的证据。

    Feb, 2018

  • 分布式训练系统中高效的基于统计的梯度压缩技术

    本文提出了一种使用稀疏诱导分布对数据进行压缩的算法（SIDCo），可以在降低模型质量和额外计算量的情况下，提高深度神经网络的分布式训练效率。在基准测试中，该算法相对于无压缩基线、Topk 和 DGC 压缩器，可以将训练时间提高最多 41.7％，7.6％和 1.9％。

    Jan, 2021

  • GraVAC：通信高效的分布式深度学习训练自适应压缩

    本文介绍了 GraVAC，一种动态调整压缩因子的框架，用于在分布式数据并行训练中降低通信开销并提高训练速度。GraVAC 可以根据模型进展和梯度信息损失自适应地进行压缩，相较于静态压缩因子，可以将 ResNet101，VGG16 和 LSTM 的端到端训练时间分别缩短 4.32x，1.95x 和 6.67x，相较于其他自适应方案，整体加速比可达 1.94x 至 5.63x。

    May, 2023

  • 压缩梯度的分布式学习

    该论文提出了一种针对大规模机器学习的分布式梯度方法的统一分析框架，通过非渐进界限来推导了几种优化算法的收敛速率和信息交换，并得到了步长的显式表达式，表征了异步度和压缩精度如何影响迭代和通信复杂性保证，数值结果证实了限制信息交换下不同梯度压缩算法的收敛性能，以及快速收敛确实是可能的。

    Jun, 2018

  • 分布式 SGD 中的全局动量压缩

    提出了一种新的名为全局动量压缩的方法，其利用稀疏通信和记忆梯度与动量随机梯度下降相结合，能够在分布式机器学习任务中显著减少通信成本，同时证明了该方法在凸问题和非凸问题中的收敛速率。

    May, 2019

  • 关于分布式学习的偏压压缩研究

    研究表明，用于分布式学习的偏置压缩算子可以显著提高通信效率并达到线性收敛率，其性能优于其无偏压缩器。它们可用于随机梯度下降和分布式随机梯度下降，并且存在许多具有良好理论保证和实际性能的新偏置压缩器可供选择。

    Feb, 2020

  • 分布式优化的无偏单尺度和多尺度量化器

    本文提出了一组全局归约兼容的梯度压缩方案，通过压缩梯度实现降低通信开销的目的，并取得比当前深度学习框架提供的方法更好的表现效果。

    Sep, 2021

  • 手风琴：通过关键学习模式识别实现自适应梯度通信

    本文提出一种名为 Accordion 的自适应压缩算法，用于解决分布式模型训练中由于频繁的模型更新导致的通信瓶颈问题，该算法能够在保持最终测试准确度的情况下减少通信，实验结果表明 Accordion 相比于静态压缩算法可获得高达 5.5 倍的压缩率和 4.1 倍的端到端加速。

    Oct, 2020