Federated learning with differential privacy, or private federated learning, provides a strategy to train machine learning models while respecting users' privacy. However, differential privacy can disproportionately degrade the performance of the models on under-represented groups, as these parts of the distribution are difficult to learn in the presence of noise. Existing approaches for enforcing fairness in machine learning models have considered the centralized setting, in which the algorithm has access to the users' data. This paper introduces an algorithm to enforce group fairness in private federated learning, where users' data does not leave their devices. First, the paper extends the modified method of differential multipliers to empirical risk minimization with fairness constraints, thus providing an algorithm to enforce fairness in the central setting. Then, this algorithm is extended to the private federated learning setting. The proposed algorithm, FPFL, is tested on a federated version of the Adult dataset and an "unfair" version of the FEMNIST dataset. The experiments on these datasets show how private federated learning accentuates unfairness in the trained models, and how FPFL is able to mitigate such unfairness.


翻译:具有不同隐私的联邦学习,或私人联合学习,提供了在尊重用户隐私的情况下培训机器学习模式的战略。然而,差异隐私可能不成比例地降低代表性不足群体模式的绩效,因为分配中的这些部分在噪音面前难以学习。在机器学习模式中实行公平的现有方法考虑了集中环境,其中算法可以访问用户的数据。本文引入了一种算法,在私人联合学习中,在用户数据不离开其设备的情况下,强制实行群体公平。首先,该文件将差异乘数的改良方法扩大到以公平限制的方式最大限度地减少经验风险,从而提供一种在中央环境中实行公平性的算法。然后,这一算法扩大到私人联合学习环境。拟议的算法FPFL在成人数据集的联邦版本和FEMNIST数据集的“不公平”版本上进行了测试。这些数据集的实验表明,在经过培训的模型中,私人联合学习加剧了不公平性,FFPL能够减轻这种不公平性。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
41+阅读 · 2021年4月2日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
88+阅读 · 2020年12月2日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
【TED】生命中的每一年的智慧
英语演讲视频每日一推
9+阅读 · 2019年1月29日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年11月9日
Arxiv
0+阅读 · 2021年11月7日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
3+阅读 · 2020年5月1日
VIP会员
相关资讯
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
【TED】生命中的每一年的智慧
英语演讲视频每日一推
9+阅读 · 2019年1月29日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10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