Federated learning (FL) strives to enable collaborative training of machine learning models without centrally collecting clients' private data. Different from centralized training, the local datasets across clients in FL are non-independent and identically distributed (non-IID). In addition, the data-owning clients may drop out of the training process arbitrarily. These characteristics will significantly degrade the training performance. This paper proposes a Dropout-Resilient Secure Federated Learning (DReS-FL) framework based on Lagrange coded computing (LCC) to tackle both the non-IID and dropout problems. The key idea is to utilize Lagrange coding to secretly share the private datasets among clients so that each client receives an encoded version of the global dataset, and the local gradient computation over this dataset is unbiased. To correctly decode the gradient at the server, the gradient function has to be a polynomial in a finite field, and thus we construct polynomial integer neural networks (PINNs) to enable our framework. Theoretical analysis shows that DReS-FL is resilient to client dropouts and provides privacy protection for the local datasets. Furthermore, we experimentally demonstrate that DReS-FL consistently leads to significant performance gains over baseline methods.


翻译:联邦学习联合会(FL) 致力于在不集中收集客户私人数据的情况下,使机器学习模式的合作培训能够不集中收集客户的私人数据。与集中培训不同的是,FL客户的当地数据集不独立,分布相同(非IID)。此外,数据所有客户可能会任意退出培训过程。这些特点将大大降低培训绩效。本文件提议基于Lagrange编码计算(LCC)的辍学-弹性安全联邦学习框架(DRES-FL),以解决非IID和辍学问题。关键的想法是利用Lagrange编码在客户间秘密分享私人数据集,以便每个客户都能得到全球数据集的编码版本,而本地梯度计算是公正的。为了正确解码服务器的梯度,梯度函数必须是有限域的多数值,因此我们建造了多数值组合神经网络(PINN),以便能够解决我们的框架。理论分析显示,DRES-FL具有适应客户辍学的能力,并为当地数据基准设定的连续实验性收益提供隐私保护。此外,我们ReS-FL将持续地显示,D-FL 。

0
下载
关闭预览

相关内容

【KDD2021】图神经网络,NUS- Xavier Bresson教授
专知会员服务
62+阅读 · 2021年8月20日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24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
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+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
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+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
1+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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月11日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月11日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月10日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月9日
A Comprehensive Survey on Transfer Learning
Arxiv
117+阅读 · 2019年11月7日
VIP会员
相关VIP内容
【KDD2021】图神经网络,NUS- Xavier Bresson教授
专知会员服务
62+阅读 · 2021年8月20日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24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
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+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
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+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
1+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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员