In this study, we address the emerging field of Streaming Federated Learning (SFL) and propose local cache update rules to manage dynamic data distributions and limited cache capacity. Traditional federated learning relies on fixed data sets, whereas in SFL, data is streamed, and its distribution changes over time, leading to discrepancies between the local training dataset and long-term distribution. To mitigate this problem, we propose three local cache update rules - First-In-First-Out (FIFO), Static Ratio Selective Replacement (SRSR), and Dynamic Ratio Selective Replacement (DRSR) - that update the local cache of each client while considering the limited cache capacity. Furthermore, we derive a convergence bound for our proposed SFL algorithm as a function of the distribution discrepancy between the long-term data distribution and the client's local training dataset. We then evaluate our proposed algorithm on two datasets: a network traffic classification dataset and an image classification dataset. Our experimental results demonstrate that our proposed local cache update rules significantly reduce the distribution discrepancy and outperform the baseline methods. Our study advances the field of SFL and provides practical cache management solutions in federated learning.


翻译:在本研究中,我们解决了流式联邦学习(SFL)的新兴领域,并提出了本地缓存更新规则来管理动态数据分布和有限的缓存容量。传统的联邦学习依赖于固定的数据集,而在SFL中,数据是以流的形式传送的,其分布随时间改变,导致本地训练数据集和长期分布之间存在差异。为了缓解这个问题,我们提出了三种本地缓存更新规则——先进先出(FIFO)、静态比例选择替换(SRSR)和动态比例选择替换(DRSR),在考虑有限的缓存容量的情况下更新每个客户端的本地缓存。此外,我们推导了我们所提出的SFL算法的收敛界限,作为长期数据分布与客户端本地训练数据集之间分布差异的函数。然后,我们在两个数据集上评估我们所提出的算法:网络流量分类数据集和图像分类数据集。我们的实验结果表明,我们提出的本地缓存更新规则显著减少了分布差异,并且优于基线方法。我们的研究推进了SFL领域,并提供了联邦学习中实用的缓存管理解决方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

联邦学习(Federated Learning)是一种新兴的人工智能基础技术,在 2016 年由谷歌最先提出,原本用于解决安卓手机终端用户在本地更新模型的问题,其设计目标是在保障大数据交换时的信息安全、保护终端数据和个人数据隐私、保证合法合规的前提下,在多参与方或多计算结点之间开展高效率的机器学习。其中,联邦学习可使用的机器学习算法不局限于神经网络,还包括随机森林等重要算法。联邦学习有望成为下一代人工智能协同算法和协作网络的基础。
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2日
【CIKM2020】神经逻辑推理,Neural Logic Reasoning
专知会员服务
49+阅读 · 2020年8月25日
Etcd 客户端缓存实践
InfoQ
0+阅读 · 2022年6月10日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11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
3+阅读 · 2013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
0+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 · 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 · 2008年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Advances and Open Problems in Federated Learning
Arxiv
18+阅读 · 2019年12月10日
VIP会员
相关VIP内容
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2日
【CIKM2020】神经逻辑推理,Neural Logic Reasoning
专知会员服务
49+阅读 · 2020年8月25日
相关资讯
Etcd 客户端缓存实践
InfoQ
0+阅读 · 2022年6月10日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
相关基金
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
3+阅读 · 2013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
0+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 · 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 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员