論文の概要: BRANCH-MoE: Balance-Aware Tree Routing for Large Embedding Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.06725v1
- Date: Mon, 05 Oct 2026 17:15:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 23:20:55.999153
- Title: BRANCH-MoE: Balance-Aware Tree Routing for Large Embedding Models
- Title(参考訳): BRANCH-MoE:大規模埋め込みモデルのためのバランス対応ツリールーティング
- Abstract要約: bf BRANCH-MoEは、(E)の専門家を二分決定木の葉に配置するルーティングアーキテクチャである(log E)。
その結果,階層的ルーティングはタスク品質とバランスの取れた利用を保ちつつ,局所化された専門家のコアクティベーションとコミュニケーションの削減を支援するトポロジを誘導できることがわかった。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 43.295734442594295
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Mixture-of-experts (MoE) layers increase model capacity without a proportional increase in per-example computation. However, conventional flat routers can yield imbalanced expert utilization and treat experts as an unstructured collection, whose indices carry no topological meaning. We introduce {\bf BRANCH-MoE}, a routing architecture that places \(E\) experts at the leaves of a binary decision tree of depth \(\log_2 E\). At each internal node the branching probability is centered on the arrival-weighted mean score of the traffic reaching that node. This mean is estimated using an exponential moving average, which promotes utilization of both child subtrees without an auxiliary load-balancing loss. We show that this moving-average estimate admits an explicit noise-lag trade-off. We prove that for linear node maps and log-concave arrival distributions, this mechanism prevents routing-mass collapse. We further establish that, under a frozen router, an expert's execution frequency controls its stochastic-gradient convergence rate, and that confident decisions near the root bound cross-device communication when experts are assigned to devices by tree prefix. We evaluate BRANCH-MoE against Switch softmax, DeepSeek-V3 dynamic-bias, Skywork logit-normalized, and deterministic hash routing on Criteo click-through-rate prediction, Forest Covertype, HIGGS, and YearPredictionMSD, using \(E=16\), top-\(4\) routing, and five random seeds. Our results show that hierarchical routing can preserve task quality and balanced utilization while inducing a topology that supports localized expert co-activation and reduced communication.
- Abstract(参考訳): Mixture-of-experts (MoE) レイヤは、サンプル単位の計算量が比例的に増加することなく、モデルのキャパシティを向上する。
しかし、従来の平坦なルータは専門家の不均衡な利用をもたらし、専門家を非構造的なコレクションとして扱い、その指標は位相的意味を持たない。
BRANCH-MoE {\displaystyle {\bf BRANCH-MoE} は、深さ \(\log_2 E\) の二分決定木の葉に \(E\) の専門家を配置するルーティングアーキテクチャである。
各内部ノードにおいて分岐確率は、そのノードに到達するトラフィックの到着重み付き平均スコアに集中する。
この平均は指数移動平均を用いて推定され、補助負荷分散損失を伴わずに両方の子サブツリーの利用を促進する。
この移動平均推定値が明らかにノイズラグのトレードオフを許容することを示す。
線形ノードマップや対数凹面到着分布の場合,この機構はルーティング質量の崩壊を防ぐ。
さらに、凍結ルータの下では、専門家の実行頻度が確率的・漸進的な収束率を制御し、専門家がツリープレフィックスによってデバイスに割り当てられた場合に、ルート境界のデバイス間通信付近で自信のある決定が可能であることを確かめる。
We evaluate BRANCH-MoE against Switch softmax, DeepSeek-V3 dynamic-bias, Skywork logit-normalized, and deterministic hash routing on Criteo click-through-rate prediction, Forest Covertype, HIGGS, and Year PredictionMSD, using \(E=16\), top-\(4\) routing and 5 random seed。
その結果,階層的ルーティングはタスク品質とバランスの取れた利用を保ちつつ,局所化された専門家のコアクティベーションとコミュニケーションの削減を支援するトポロジを誘導できることがわかった。
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