IoT devices are sorely underutilized in the medical field, especially within machine learning for medicine, yet they offer unrivaled benefits. IoT devices are low-cost, energy-efficient, small and intelligent devices. In this paper, we propose a distributed federated learning framework for IoT devices, more specifically for IoMT (Internet of Medical Things), using blockchain to allow for a decentralized scheme improving privacy and efficiency over a centralized system; this allows us to move from the cloud-based architectures, that are prevalent, to the edge. The system is designed for three paradigms: 1) Training neural networks on IoT devices to allow for collaborative training of a shared model whilst decoupling the learning from the dataset to ensure privacy. Training is performed in an online manner simultaneously amongst all participants, allowing for the training of actual data that may not have been present in a dataset collected in the traditional way and dynamically adapt the system whilst it is being trained. 2) Training of an IoMT system in a fully private manner such as to mitigate the issue with confidentiality of medical data and to build robust, and potentially bespoke, models where not much, if any, data exists. 3) Distribution of the actual network training, something federated learning itself does not do, to allow hospitals, for example, to utilize their spare computing resources to train network models.


翻译:物联网设备在医疗领域中被严重低估,尤其是在医疗机器学习方面。然而,它们提供了无与伦比的好处。物联网设备是低成本、能源效率高、小巧智能的设备。在本文中,我们提出了一种分布式联邦学习框架,适用于物联网设备,更具体地说是适用于医疗物联网,使用区块链来允许分散化方案,提高隐私性和效率,从基于云的体系结构转向边缘。该系统设计了三种范式:1)在物联网设备上训练神经网络,以便协作训练共享模型,同时将学习与数据集分离以确保隐私。训练是在线方式进行的,同时在所有参与者之间进行,允许训练实际数据,在传统方式收集的数据集中可能不存在,并且在训练时动态调整系统。2)在完全隐私的情况下对IoMT系统进行训练,以缓解医疗数据的保密性问题,并构建强大且可能是定制的模型,在很少、如果有的话,存在数据的情况下。3)实际网络训练的分发,联邦学习本身无法做到这一点,允许医院利用它们的空余计算资源来训练网络模型。

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物联网,英文名为Internet of Things,可以简单地理解为物物相连的互联网。物联网主要通过各种设备(比如RFID,传感器,二维码等)的接口将现实世界的物体连接到互联网上,或者使它们互相连接,以实现信息的传递和处理。互联网在现实的物理世界之外新建了一个虚拟世界,物联网将会把两个世界融为一体。
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