FeGAN: Scaling Distributed GANs
Autor: | Anne-Marie Kermarrec, Erwan Le Merrer, Rachid Guerraoui, Arsany Guirguis |
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Přispěvatelé: | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), the World Is Distributed Exploring the tension between scale and coordination (WIDE), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SYSTÈMES LARGE ÉCHELLE (IRISA-D1), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Université de Rennes (UNIV-RENNES) |
Jazyk: | angličtina |
Rok vydání: | 2020 |
Předmět: |
Generative Adversarial Networks
Discriminator Boosting (machine learning) Computer science Distributed computing Balanced sampling 02 engineering and technology 010501 environmental sciences 01 natural sciences Federated learning Weighting Machine Learning ml-ai [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG] [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML] Distributed Systems Scalability 0202 electrical engineering electronic engineering information engineering 020201 artificial intelligence & image processing [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed Parallel and Cluster Computing [cs.DC] Scaling Federated Learning Non-iid data Scaling problem 0105 earth and related environmental sciences |
Zdroj: | ACM/IFIP Middleware 2020-Annual ACM/IFIP Middleware conference ACM/IFIP Middleware 2020-Annual ACM/IFIP Middleware conference, Dec 2020, Delft / Virtual, Netherlands. ⟨10.1145/3423211.3425688⟩ Middleware Middleware 2020-ACM/IFIP Middleware Middleware 2020-ACM/IFIP Middleware, Dec 2020, Virtual, Netherlands. pp.1-14 |
Popis: | International audience; Existing approaches to distribute Generative Adversarial Networks (GANs) either (i) fail to scale for they typically put the two components of a GAN (the generator and the discriminator) on different machines, inducing significant communication overhead, or (ii) they face GAN training specific issues, exacerbated by distribution. We propose FeGAN, the first middleware for distributing GANs over hundreds of devices addressing the issues of mode collapse and vanishing gradients. Essentially, we revisit the idea of Federated Learning, co-locating a generator with a discriminator on each device (addressing the scaling problem) and having a server aggregate the devices' models using balanced sampling and Kullback-Leibler (KL) weighting, mitigating training issues and boosting convergence. Through extensive experiments, we show that FeGAN generates high-quality dataset samples in a scalable and devices' heterogeneity tolerant manner. In particular, FeGAN achieves up to 5× throughput gain with 1.5× less bandwidth compared to the state-of-the-art GAN distributed approach (named MD-GAN), while scaling to at least one order of magnitude more devices. We demonstrate that FeGAN boosts training by 2.6× w.r.t. a baseline application of Federated Learning to GANs, while preventing training issues. |
Databáze: | OpenAIRE |
Externí odkaz: |