Federated learning can be a promising solution for enabling IoT cybersecurity (i.e., anomaly detection in the IoT environment) while preserving data privacy and mitigating the high communication/storage overhead (e.g., high-frequency data from time-series sensors) of centralized over-the-cloud approaches. In this paper, to further push forward this direction with a comprehensive study in both algorithm and system design, we build FedIoT platform that contains FedDetect algorithm for on-device anomaly data detection and a system design for realistic evaluation of federated learning on IoT devices. Furthermore, the proposed FedDetect learning framework improves the performance by utilizing a local adaptive optimizer (e.g., Adam) and a cross-round learning rate scheduler. In a network of realistic IoT devices (Raspberry PI), we evaluate FedIoT platform and FedDetect algorithm in both model and system performance. Our results demonstrate the efficacy of federated learning in detecting a wider range of attack types occurred at multiple devices. The system efficiency analysis indicates that both end-to-end training time and memory cost are affordable and promising for resource-constrained IoT devices. The source code is publicly available at https://github.com/FedML-AI/FedIoT


翻译:联邦学习可以是一个大有希望的解决办法,既可以使IoT网络安全(即在IoT环境中发现异常现象),同时又可以保护数据隐私,减轻中央超光速方法的高通信/存储管理费用(例如时间序列传感器提供的高频数据),在本文中,通过对算法和系统设计进行全面研究,进一步推进这一方向,我们建立了FedIoT平台,其中包含了用于发现异常现象数据实时检测的FedServe 算法,以及用于现实评估在IoT设备上联合学习的系统设计。 此外,拟议的Fed检测学习框架利用当地适应性优化器(例如Adam)和跨轮学习率计时器改进了业绩。在一个现实的IoT装置网络(Raspberry PI)中,我们评估FedIot平台和Fed检测算法在模型和系统性能两方面都表现。我们的结果显示,Federate学习在检测多种设备上发现更广泛的攻击类型方面是有效的。系统效率分析表明,终端培训时间和记忆成本都是可负担的。

0
下载
关闭预览

相关内容

联邦学习(Federated Learning)是一种新兴的人工智能基础技术,在 2016 年由谷歌最先提出,原本用于解决安卓手机终端用户在本地更新模型的问题,其设计目标是在保障大数据交换时的信息安全、保护终端数据和个人数据隐私、保证合法合规的前提下,在多参与方或多计算结点之间开展高效率的机器学习。其中,联邦学习可使用的机器学习算法不局限于神经网络,还包括随机森林等重要算法。联邦学习有望成为下一代人工智能协同算法和协作网络的基础。
【UBC】高级机器学习课程,Advanced Machine Learning
专知会员服务
23+阅读 · 2021年1月26日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8月2日
商业数据分析,39页ppt
专知会员服务
157+阅读 · 2020年6月2日
Python计算导论,560页pdf,Introduction to Computing Using Python
专知会员服务
70+阅读 · 2020年5月5日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
176+阅读 · 2020年2月1日
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
【资源】2019年计算机视觉综述论文汇聚
专知
36+阅读 · 2019年11月26日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
小样本学习(Few-shot Learning)综述
机器之心
18+阅读 · 2019年4月1日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
【推荐】(TensorFlow)SSD实时手部检测与追踪(附代码)
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年12月5日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
1+阅读 · 2021年10月25日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月23日
One-Shot Federated Learning
Arxiv
9+阅读 · 2019年3月5日
VIP会员
相关VIP内容
【UBC】高级机器学习课程,Advanced Machine Learning
专知会员服务
23+阅读 · 2021年1月26日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8月2日
商业数据分析,39页ppt
专知会员服务
157+阅读 · 2020年6月2日
Python计算导论,560页pdf,Introduction to Computing Using Python
专知会员服务
70+阅读 · 2020年5月5日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
176+阅读 · 2020年2月1日
相关资讯
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
【资源】2019年计算机视觉综述论文汇聚
专知
36+阅读 · 2019年11月26日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
小样本学习(Few-shot Learning)综述
机器之心
18+阅读 · 2019年4月1日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
【推荐】(TensorFlow)SSD实时手部检测与追踪(附代码)
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年12月5日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员