論文の概要: Turning Channel Noise into an Accelerator for Over-the-Air Principal Component Analysis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.10095v2
• Date: Wed, 21 Apr 2021 02:21:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-04-22 11:16:48.676476
• Title: Turning Channel Noise into an Accelerator for Over-the-Air Principal Component Analysis
• Title（参考訳）: 空中主成分分析用加速器へのチャネルノイズの変換
• Authors: Zezhong Zhang, Guangxu Zhu, Rui Wang, Vincent K. N. Lau, and Kaibin Huang
• Abstract要約: 主成分分析(PCA)は、データセットの線形構造を抽出するための技術です。 勾配降下アルゴリズムに基づくマルチアクセスチャネル上にPCAを配置する手法を提案する。 オーバー・ザ・エア・アグリゲーションはマルチ・アクセスの遅延を減らすために採用され、オーバー・ザ・エア・PCAという名称を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 65.31074639627226
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recently years, the attempts on distilling mobile data into useful knowledge has been led to the deployment of machine learning algorithms at the network edge. Principal component analysis (PCA) is a classic technique for extracting the linear structure of a dataset, which is useful for feature extraction and data compression. In this work, we propose the deployment of distributed PCA over a multi-access channel based on the algorithm of stochastic gradient descent to learn the dominant feature space of a distributed dataset at multiple devices. Over-the-air aggregation is adopted to reduce the multi-access latency, giving the name over-the-air PCA. The novelty of this design lies in exploiting channel noise to accelerate the descent in the region around each saddle point encountered by gradient descent, thereby increasing the convergence speed of over-the-air PCA. The idea is materialized by proposing a power-control scheme which detects the type of descent region and controlling the level of channel noise accordingly. The scheme is proved to achieve a faster convergence rate than in the case without power control.
• Abstract（参考訳）: 近年,モバイルデータを有用な知識に蒸留する試みが,ネットワークエッジにおける機械学習アルゴリズムの展開につながった。 主成分分析(PCA)は、データセットの線形構造を抽出する古典的な手法であり、特徴抽出とデータ圧縮に有用である。 本研究では,分散データセットの分散特徴空間を複数デバイスで学習するために,確率的勾配降下のアルゴリズムに基づくマルチアクセスチャネル上に分散pcaを配置することを提案する。 オーバー・ザ・エアアグリゲーション(over-the-air aggregate)は、マルチアクセスのレイテンシを削減するために採用され、オーバー・ザ・エアpcaという名称が与えられる。 この設計の新規性は、チャネルノイズを利用して、勾配降下に遭遇する各サドル点周辺での降下を加速し、空気上PCAの収束速度を高めることである。 このアイデアは、降下領域の種類を検出し、それに応じてチャネルノイズのレベルを制御する電力制御方式を提案する。 このスキームは、電力制御のない場合よりも速い収束率を達成することが証明されている。

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