Federated Learning (FL) is a framework which enables distributed model training using a large corpus of decentralized training data. Existing methods aggregate models disregarding their internal representations, which are crucial for training models in vision tasks. System and statistical heterogeneity (e.g., highly imbalanced and non-i.i.d. data) further harm model training. To this end, we introduce a method, called FedProto, which computes client deviations using margins of prototypical representations learned on distributed data, and applies them to drive federated optimization via an attention mechanism. In addition, we propose three methods to analyse statistical properties of feature representations learned in FL, in order to elucidate the relationship between accuracy, margins and feature discrepancy of FL models. In experimental analyses, FedProto demonstrates state-of-the-art accuracy and convergence rate across image classification and semantic segmentation benchmarks by enabling maximum margin training of FL models. Moreover, FedProto reduces uncertainty of predictions of FL models compared to the baseline. To our knowledge, this is the first work evaluating FL models in dense prediction tasks, such as semantic segmentation.


翻译:联邦学习(FL)是一个框架,它使分布式示范培训能够使用大量分散化的培训数据进行分散式培训; 现有方法汇总模型,忽视了对愿景任务培训模型至关重要的内部表现; 系统和统计差异性(例如高度不平衡和非i.id.d.数据)进一步伤害模式培训; 为此,我们采用了一种称为FedProto的方法,它利用在分布式数据上学到的模型代表的边距计算客户的偏差,并应用它来驱动通过关注机制进行的凝聚优化; 此外,我们提出了三种方法,用以分析在FL中学习的特征表现的统计特性,以阐明FL模型的准确性、边距和特征差异之间的关系; 在实验性分析中,FedProto展示了图像分类和语义分化基准的最新精确率和趋同率,为FL模型的最大边距培训提供了便利。 此外,FedProto还降低了与基线相比FL模型预测的不确定性。 据我们所知,这是在密集性预测任务中评估FL模型的首项工作,如语义分段。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
专知会员服务
88+阅读 · 2021年6月29日
最新《自监督表示学习》报告,70页ppt
专知会员服务
85+阅读 · 2020年12月22日
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
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29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
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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
88+阅读 · 2021年6月29日
最新《自监督表示学习》报告,70页ppt
专知会员服务
85+阅读 · 2020年12月22日
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
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
相关资讯
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
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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员