Federated learning makes it possible to train a machine learning model on decentralized data. Bayesian networks are probabilistic graphical models that have been widely used in artificial intelligence applications. Their popularity stems from the fact they can be built by combining existing expert knowledge with data and are highly interpretable, which makes them useful for decision support, e.g. in healthcare. While some research has been published on the federated learning of Bayesian networks, publications on Bayesian networks in a vertically partitioned or heterogeneous data setting (where different variables are located in different datasets) are limited, and suffer from important omissions, such as the handling of missing data. In this article, we propose a novel method called VertiBayes to train Bayesian networks (structure and parameters) on vertically partitioned data, which can handle missing values as well as an arbitrary number of parties. For structure learning we adapted the widely used K2 algorithm with a privacy-preserving scalar product protocol. For parameter learning, we use a two-step approach: first, we learn an intermediate model using maximum likelihood by treating missing values as a special value and then we train a model on synthetic data generated by the intermediate model using the EM algorithm. The privacy guarantees of our approach are equivalent to the ones provided by the privacy preserving scalar product protocol used. We experimentally show our approach produces models comparable to those learnt using traditional algorithms and we estimate the increase in complexity in terms of samples, network size, and complexity. Finally, we propose two alternative approaches to estimate the performance of the model using vertically partitioned data and we show in experiments that they lead to reasonably accurate estimates.


翻译:联邦学习使得有可能在分散数据方面培训机器学习模式。 巴伊西亚网络是被广泛用于人工智能应用的概率性图形模型,其受欢迎性来自一个事实,即它们可以通过将现有专家知识与数据相结合来建立,并且高度可解释,从而有利于决策支持,例如医疗保健。虽然一些研究已经发表在巴伊西亚网络的联合会式学习中,但关于巴伊西亚网络的纵向分隔或混杂数据设置(不同变量位于不同的数据集中)的出版物是有限的,并且有重要的遗漏,例如处理缺失数据。在本篇文章中,我们提出了一个名为VertiBayes的新方法,用于培训巴伊西亚网络的纵向分割数据(结构和参数),这可以处理缺失的价值以及任意数量。在结构学上,我们用一个隐私保存卡力产品模型来调整广泛使用的K2算法。关于参数的学习,我们采用两步方法:首先,我们学习一个中间模型,通过将缺失值作为特殊价值处理,然后用我们用一个可比的模型来训练一个中间模型,然后我们用一个模型来测试一个我们使用的合成数据模型,我们用来显示我们使用的模型的模型,最后的模型,我们用来显示我们用来显示我们所制作的精确的模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
15+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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月16日
Arxiv
14+阅读 · 2022年10月15日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月18日
Arxiv
110+阅读 · 2020年2月5日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月16日
Arxiv
14+阅读 · 2022年10月15日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月18日
Arxiv
110+阅读 · 2020年2月5日
相关基金
国家自然科学基金
15+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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员