With the increasingly broad deployment of federated learning (FL) systems in the real world, it is critical but challenging to ensure fairness in FL, i.e. reasonably satisfactory performances for each of the numerous diverse clients. In this work, we introduce and study a new fairness notion in FL, called proportional fairness (PF), which is based on the relative change of each client's performance. From its connection with the bargaining games, we propose PropFair, a novel and easy-to-implement algorithm for finding proportionally fair solutions in FL and study its convergence properties. Through extensive experiments on vision and language datasets, we demonstrate that PropFair can approximately find PF solutions, and it achieves a good balance between the average performances of all clients and of the worst 10% clients.


翻译:随着联邦学习系统在现实世界的部署日益广泛,确保FL的公平性,即每个不同客户的成绩都相当令人满意,是至关重要的,但具有挑战性。在这项工作中,我们引入并研究FL的一个新的公平性概念,称为比例公平(PF),它基于每个客户业绩的相对变化。我们从它与讨价还价游戏的联系出发,提出PropFair,这是一个在FL中找到比例公平的解决办法并研究其趋同特性的新而容易执行的算法。我们通过对视觉和语言数据集的广泛实验,证明PropFair可以大致找到PF的解决方案,并在所有客户和最差的10%客户的平均业绩之间取得良好的平衡。

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