Distributed fuzzy neural networks (DFNNs) have attracted increasing attention recently due to their learning abilities in handling data uncertainties in distributed scenarios. However, it is challenging for DFNNs to handle cases in which the local data are non-independent and identically distributed (non-IID). In this paper, we propose a federated fuzzy neural network (FedFNN) with evolutionary rule learning (ERL) to cope with non-IID issues as well as data uncertainties. The FedFNN maintains a global set of rules in a server and a personalized subset of these rules for each local client. ERL is inspired by the theory of biological evolution; it encourages rule variations while activating superior rules and deactivating inferior rules for local clients with non-IID data. Specifically, ERL consists of two stages in an iterative procedure: a rule cooperation stage that updates global rules by aggregating local rules based on their activation statuses and a rule evolution stage that evolves the global rules and updates the activation statuses of the local rules. This procedure improves both the generalization and personalization of the FedFNN for dealing with non-IID issues and data uncertainties. Extensive experiments conducted on a range of datasets demonstrate the superiority of the FedFNN over state-of-the-art methods.


翻译:最近,由于其在处理分布式假设情景中处理数据不确定性方面的学习能力,散布的模糊神经网络(DFNN)最近引起越来越多的关注,因为其在处理分布式假设情景中处理数据不确定性的学习能力,但是,DFNN在处理当地数据不独立和同样分布(非IID)的情况下,对DFNN提出挑战性要求。在本文件中,我们提议建立一个具有进化规则学习(ERL)的联合会式模糊神经网络(FedFNN),以应对非IID问题和数据不确定性。FDNN在服务器上维持一套全球规则,并为每个当地客户提供一套个人化的规则。ERL受生物演进理论的启发;它鼓励规则的变异,同时启动高级规则,取消对非IID数据当地客户的低劣规则。具体地说,ERL由迭接程序的两个阶段组成:一个规则合作阶段,根据当地规则的启动状况汇总全球规则,更新当地规则的启动状态,更新当地规则的激活状态。这一程序改进了FDNNNNM的通用和个人化,同时改进了F-M处理不具有广泛不确定性的数据的测试范围。

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