JAX 기반 대규모 분산 및 연합 계산을 지원하는 FAX 라이브러리

Core Concepts

FAX는 JAX의 분할 메커니즘을 활용하여 TPU와 최신 JAX 런타임을 네이티브로 대상으로 하는 대규모 분산 및 연합 계산을 지원합니다. FAX는 연합 계산을 기본 연산으로 구현하여 세 가지 주요 이점을 제공합니다: 1) FAX 계산을 XLA HLO로 변환할 수 있습니다. 2) FAX는 연합 자동 미분(federated AD)의 완전한 구현을 제공하여 연합 계산의 표현을 크게 단순화합니다. 3) FAX 계산을 기존 프로덕션 크로스 디바이스 연합 컴퓨팅 시스템으로 해석할 수 있습니다.

Abstract

FAX는 JAX 기반 라이브러리로, 대규모 분산 및 연합 계산을 지원하도록 설계되었습니다. FAX는 JAX의 분할 메커니즘을 활용하여 TPU와 최신 JAX 런타임을 네이티브로 대상으로 합니다. FAX는 연합 계산을 기본 연산으로 구현하여 세 가지 주요 이점을 제공합니다: FAX 계산을 XLA HLO로 변환할 수 있습니다. 이를 통해 데이터 센터에서 효율적이고 확장 가능한 계산을 수행할 수 있습니다. FAX는 연합 자동 미분(federated AD)의 완전한 구현을 제공하여 연합 계산의 표현을 크게 단순화합니다. 이를 통해 연합 학습 알고리즘 개발을 가속화할 수 있습니다. FAX 계산을 기존 프로덕션 크로스 디바이스 연합 컴퓨팅 시스템으로 해석할 수 있습니다. 이를 통해 데이터 센터 성능과 프로덕션 시스템 간의 격차를 해소할 수 있습니다. FAX는 연합 학습뿐만 아니라 다양한 병렬 및 분산 알고리즘을 표현, 분할 및 실행하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 데이터 최소화가 필요하지 않거나 이기종 데이터에서 작동하지 않는 알고리즘을 포함합니다.

Stats

350M 모델의 경우 라운드당 최대 3.355 × 10^7개의 토큰을 처리하고 2.293 × 10^13 FLOP을 수행합니다. 1B 모델의 경우 라운드당 최대 8.389 × 10^6개의 토큰을 처리하고 1.638 × 10^13 FLOP을 수행합니다. 8B 모델의 경우 라운드당 최대 2.097 × 10^6개의 토큰을 처리하고 3.277 × 10^13 FLOP을 수행합니다.

Quotes

없음

Key Insights Distilled From

FAX

by Keith Rush,Z... at arxiv.org 03-13-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.07128.pdf

Deeper Inquiries

연합 AD를 구현하는 이유는 무엇인가?

연합 학습에서 연합 자동 미분(AD)를 구현하는 이유는 효율적인 알고리즘 개발을 용이하게 만들기 위함입니다. 연합 AD를 통해 복잡한 알고리즘을 더 쉽게 표현할 수 있습니다. 예를 들어, 연합 손실을 계산하는 FAX 프로그램을 살펴보면, 각 클라이언트가 자체 데이터에 대해 모델의 손실을 계산하고 서버가 평균 손실을 받는 방식으로 동작합니다. 이러한 연합 손실 함수의 역전파를 계산하려면 단순히 jax.grad(federated_loss)를 호출하면 됩니다. 이를 통해 서버에서 최적화 단계를 수행하고 즉시 FedSGD 알고리즘을 얻을 수 있습니다.

연합 AD 외에 FAX가 지원할 수 있는 다른 분산 및 계층적 처리 패턴은 무엇인가?

FAX와 연합 AD는 연합 학습뿐만 아니라 일반적인 병렬 및 분산 기계 학습에도 사용될 수 있습니다. 연합 AD를 통해 효율적인 알고리즘 개발을 가속화할 수 있습니다. 예를 들어, 연합 AD를 사용하면 연합 하이퍼그라디언트 강하 및 클라이언트 간 가중 평균을 학습하는 알고리즘을 구현할 수 있습니다. 또한, 연합 AD는 차등적 개인 정보 보호 메커니즘인 차등적 개인 정보 보호 및 안전한 집계와 같은 프라이버시 보호 메커니즘과 호환성을 유지합니다.

FAX의 확장성과 효율성을 더 높일 수 있는 방법은 무엇인가?

FAX의 확장성과 효율성을 높이기 위한 한 가지 방법은 내부 샤딩 주석을 사용하는 것입니다. 내부 샤딩 주석을 추가하면 컴파일러가 FAX 계산을 효율적으로 분할할 수 있습니다. 이를 통해 컴파일러가 연합 AD를 사용하여 연합 계산을 분할하고 최적화할 수 있습니다. 또한, FAX의 내부 샤딩 주석을 제거하면 성능이 저하되는 것을 확인할 수 있습니다. 내부 샤딩 주석은 FAX의 약한 확장성 동작을 보장하는 중요한 역할을 합니다. 따라서 내부 샤딩 주석을 유지하고 FAX 계산을 효율적으로 분할하는 것이 FAX의 확장성과 효율성을 높이는 데 중요합니다.