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AI NEWS JOURNAL
arXiv cs.LGAI NEWS / JOURNAL

ミュオンのプリコンディショニングはいつ、どのように行われるのか?構造化された勾配ノイズの役割

arXiv:2610.31728v1 発表タイプ:新規 要旨:ミュオンは大規模言語モデルの学習において人気の最適化手法となっているが、その理論的基盤は依然として十分に解明されていない。本研究では、勾配ノイズの幾何学的構造がミュオンによる前処理効果にどのように寄与するかを検討する。まず、古典的な等方性ノイズ仮定の下では、ミュオンは学習率の再スケーリング以外に加速効果をもたらさないことを理論的および実証的に示す。これを受けて、私たちは異種タスクの発生頻度を持つ連想記憶におけるミニバッチサンプリングから生じる構造化されたノイズに着目し、二つのタスクに対する正確なバランス閾値を導出するとともに、多タスクへの拡張を行った。その結果、タスクのカバー率と勾配の信頼性が相互に作用して学習を形作ることを明らかにした。我々の分析によれば、ミュオンは…を緩和できることが示されている。

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Abstract:Muon has become a popular optimizer for large language model training, yet its theoretical foundations remain poorly understood. In this work, we study how gradient noise geometry shapes Muon's preconditioning benefits. We first show, theoretically and empirically, that under the classical isotropic noise assumption, Muon offers no acceleration beyond a rescaling of the learning rate. This motivates us to investigate structured noise arising from mini-batch sampling in associative memory with heterogeneous task frequencies. We establish an exact balancing threshold for two tasks and extend the analysis to multiple tasks, revealing how task coverage and gradient reliability jointly shape learning. Our analysis shows that Muon can soften the dependence on task frequency from linear to square-root, helping balance the learning of frequent and rare tasks. We further identify rotation-induced negative transfer in SignSGD that Muon avoids, and explain how momentum reduces sampling noise while tracking changing gradients. Controlled numerical experiments validate these mechanisms, and a preliminary LLM pretraining study illustrates the practical promise of fast-slow momentum.

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