AGQFL: Communication-efficient Federated Learning via Automatic Gradient Quantization in Edge Heterogeneous Systems

量化(信号处理) 计算机科学 边缘设备 通信系统 矢量量化 架空(工程) 数据压缩 计算机工程 算法 人工智能 实时计算 计算机网络 云计算 操作系统
作者
Zirui Lian,Jing Cao,Yanru Zuo,Weihong Liu,Zongwei Zhu
标识
DOI:10.1109/iccd53106.2021.00089
摘要

With the widespread use of artificial intelligent (AI) applications and dramatic growth in data volumes from edge devices, there are currently many works that place the training of AI models onto edge devices. The state-of-the-art edge training framework, federated learning (FL), requires to transfer of a large amount of data between edge devices and the central server, which causes heavy communication overhead. To alleviate the communication overhead, gradient compression techniques are widely used. However, the bandwidth of the edge devices is usually different, causing communication heterogeneity. Existing gradient compression techniques usually adopt a fixed compression rate and do not take the straggler problem caused by the communication heterogeneity into account. To address these issues, we propose AGQFL, an automatic gradient quantization method consisting of three modules: quantization indicator module, quantization strategy module and quantization optimizer module. The quantization indicator module automatically determines the adjustment direction of quantization precision by measuring the convergence ability of the current model. Following the indicator and the physical bandwidth of each node, the quantization strategy module adjusts the quantization precision at run-time. Furthermore, the quantization optimizer module designs a new optimizer to reduce the training bias and eliminate the instability during the training process. Experimental results show that AGQFL can greatly speed up the training process in edge AI systems while maintaining or even improving model accuracy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Cynthia发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
sheh发布了新的文献求助10
1秒前
123给123的求助进行了留言
2秒前
一一应助yy采纳,获得30
2秒前
3秒前
新小pi完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
mr.pork发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
热情诗云完成签到,获得积分10
5秒前
春风柳上原完成签到 ,获得积分20
7秒前
HYUN完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
9秒前
9秒前
YwYzzZ完成签到,获得积分20
9秒前
皮皮朱发布了新的文献求助20
9秒前
10秒前
霖槿发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
娟娟加油完成签到 ,获得积分10
13秒前
一一应助18922406869采纳,获得10
13秒前
lqg发布了新的文献求助10
14秒前
高兴的谷菱完成签到,获得积分20
14秒前
111111发布了新的文献求助10
15秒前
bkagyin应助快乐科研采纳,获得10
15秒前
认真路人发布了新的文献求助10
15秒前
Akim应助谷雨采纳,获得10
16秒前
heija完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
lvsehx发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
Singularity举报GEeZiii求助涉嫌违规
18秒前
18秒前
高分求助中
The Data Economy: Tools and Applications 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 800
Essentials of thematic analysis 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
Внешняя политика КНР: о сущности внешнеполитического курса современного китайского руководства 500
Academia de Coimbra: 1537-1990: história, praxe, boémia e estudo, partidas e piadas, organismos académicos 500
Revolution und Konterrevolution in China [by A. Losowsky] 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3120530
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2771150
关于积分的说明 7706625
捐赠科研通 2426370
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1288511
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 621036
版权声明 600069