Existing FL-based approaches are based on the unrealistic assumption that the data on the client-side is fully annotated with ground truths. Furthermore, it is a great challenge how to improve the training efficiency while ensuring the detection accuracy in the highly heterogeneous and resource-constrained IoT networks. Meanwhile, the communication cost between clients and the server is also a problem that can not be ignored. Therefore, in this paper, we propose a Federated Semi-Supervised and Semi-Asynchronous (FedS3A) learning for anomaly detection in IoT networks. First, we consider a more realistic assumption that labeled data is only available at the server, and pseudo-labeling is utilized to implement federated semi-supervised learning, in which a dynamic weight of supervised learning is exploited to balance the supervised learning at the server and unsupervised learning at clients. Then, we propose a semi-asynchronous model update and staleness tolerant distribution scheme to achieve a trade-off between the round efficiency and detection accuracy. Meanwhile, the staleness of local models and the participation frequency of clients are considered to adjust their contributions to the global model. In addition, a group-based aggregation function is proposed to deal with the non-IID distribution of the data. Finally, the difference transmission based on the sparse matrix is adopted to reduce the communication cost. Extensive experimental results show that FedS3A can achieve greater than 98% accuracy even when the data is non-IID and is superior to the classic FL-based algorithms in terms of both detection performance and round efficiency, achieving a win-win situation. Meanwhile, FedS3A successfully reduces the communication cost by higher than 50%.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员