Federated Learning (FL) enables distributed training by learners using local data, thereby enhancing privacy and reducing communication. However, it presents numerous challenges relating to the heterogeneity of the data distribution, device capabilities, and participant availability as deployments scale, which can impact both model convergence and bias. Existing FL schemes use random participant selection to improve fairness; however, this can result in inefficient use of resources and lower quality training. In this work, we systematically address the question of resource efficiency in FL, showing the benefits of intelligent participant selection, and incorporation of updates from straggling participants. We demonstrate how these factors enable resource efficiency while also improving trained model quality.


翻译:联邦学习(FL)使学生能够利用当地数据进行分布式培训,从而增进隐私和减少交流;然而,它提出了许多挑战,涉及数据分配、装置能力和作为部署规模的参与者的可用性不一,这可能影响模式趋同和偏见;现有的FL计划使用随机选择参与者来提高公平性;但是,这可能导致资源利用效率低,培训质量低;在这项工作中,我们系统地处理FL的资源效率问题,显示明智参与者选择的好处,并纳入来自分散参与者的最新信息;我们展示这些因素如何使资源效率提高,同时提高经过培训的模型质量。

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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。
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