We introduce CoLN, Combined Learning of Neural network weights, a novel method to securely combine Machine Learning models over sensitive data with no sharing of data. With CoLN, local hosts use the same Neural Network architecture and base parameters to train a model using only locally available data. Locally trained models are then submitted to a combining agent, which produces a combined model. The new model's parameters can be sent back to hosts, and can then be used as initial parameters for a new training iteration. CoLN is capable of combining several distributed neural networks of the same kind but is not restricted to any single neural architecture. In this paper we detail the combination algorithm and present experiments with feed-forward, convolutional, and recurrent Neural Network architectures, showing that the CoLN combined model approximates the performance of a hypothetical ideal centralized model, trained using the combination of the local datasets. CoLN can contribute to secure collaborative research, as required in the medical area, where privacy issues preclude data sharing, but where the limitations of local data demand information derived from larger datasets.


翻译:我们引入了COLN, 神经网络权重综合学习, 这是一种新颖的方法, 将机器学习模型与敏感数据结合而没有数据共享。 与 CoLN, 本地主机使用相同的神经网络架构和基准参数来培训仅使用本地可用数据的模型。 然后, 当地培训的模型被提交给一个联合代理商, 并产生一个联合模型。 新模型的参数可以被送回主机, 然后可以用作新的培训迭代的初始参数 。 COLN 能够将若干分布的同类神经网络合并, 但不局限于任何单一的神经结构 。 在本文中, 我们详细介绍了组合算法, 并提出了与饲料前、 聚合和经常性神经网络架构的实验, 表明COLN 组合模型与假设的理想集中模型的性能相近, 并使用本地数据集的组合进行了培训 。 COLN 能够按照医疗领域的要求, 安全的合作研究, 隐私问题排除了数据共享, 但当地数据要求从较大数据集获得信息的局限性 。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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