Applying Federated Learning (FL) on Internet-of-Things devices is necessitated by the large volumes of data they produce and growing concerns of data privacy. However, there are three challenges that need to be addressed to make FL efficient: (i) execute on devices with limited computational capabilities, (ii) account for stragglers due to computational heterogeneity of devices, and (iii) adapt to the changing network bandwidths. This paper presents FedAdapt, an adaptive offloading FL framework to mitigate the aforementioned challenges. FedAdapt accelerates local training in computationally constrained devices by leveraging layer offloading of deep neural networks (DNNs) to servers. Further, FedAdapt adopts reinforcement learning-based optimization and clustering to adaptively identify which layers of the DNN should be offloaded for each individual device on to a server to tackle the challenges of computational heterogeneity and changing network bandwidth. Experimental studies are carried out on a lab-based testbed comprising five IoT devices. By offloading a DNN from the device to the server FedAdapt reduces the training time of a typical IoT device by over half compared to classic FL. The training time of extreme stragglers and the overall training time can be reduced by up to 57%. Furthermore, with changing network bandwidth, FedAdapt is demonstrated to reduce the training time by up to 40% when compared to classic FL, without sacrificing accuracy. FedAdapt can be downloaded from https://github.com/qub-blesson/FedAdapt.


翻译:在互联网上应用联邦学习设备(FL)是必要的,因为其产生的数据数量庞大,而且对数据隐私的关注日益增加。然而,为了提高FL的效率,需要应对三大挑战:(一) 在计算能力有限的装置上执行,(二) 说明由于设备计算异质性导致的分解器,以及(三) 适应不断变化的网络带宽。本文件展示了FedAdapt,一个适应性卸载FL框架,以减轻上述挑战。FedAdapt通过利用深神经网络(DNNS)的层卸载,加快了计算限制装置的本地培训。此外,FedAdapt采用强化学习优化和组合,以便适应性地确定每个设备应卸载到服务器的分层,以应对计算异性功能性和网络带宽度的挑战。在由5 IoT 设备组成的实验室测试台进行实验研究。通过将DNNE从一个设备从层卸载到服务器上卸载深神经网络(DAdadaddaldald), 将FDA 一半的培训时间降为FDL。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
MATLAB玩转深度学习?新书「MATLAB Deep Learning」162页pdf
专知会员服务
99+阅读 · 2020年1月13日
深度学习界圣经“花书”《Deep Learning》中文版来了
专知会员服务
233+阅读 · 2019年10月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
【深度学习视频分析/多模态学习资源大列表】
专知会员服务
91+阅读 · 2019年10月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
移动端机器学习资源合集
专知
8+阅读 · 2019年4月21日
小样本学习(Few-shot Learning)综述
PaperWeekly
120+阅读 · 2019年4月1日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
Advances and Open Problems in Federated Learning
Arxiv
18+阅读 · 2019年12月10日
Federated Learning with Personalization Layers
Arxiv
4+阅读 · 2019年12月2日
One-Shot Federated Learning
Arxiv
9+阅读 · 2019年3月5日
Federated Learning for Mobile Keyboard Prediction
Arxiv
5+阅读 · 2018年11月8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
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
MATLAB玩转深度学习?新书「MATLAB Deep Learning」162页pdf
专知会员服务
99+阅读 · 2020年1月13日
深度学习界圣经“花书”《Deep Learning》中文版来了
专知会员服务
233+阅读 · 2019年10月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
【深度学习视频分析/多模态学习资源大列表】
专知会员服务
91+阅读 · 2019年10月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
移动端机器学习资源合集
专知
8+阅读 · 2019年4月21日
小样本学习(Few-shot Learning)综述
PaperWeekly
120+阅读 · 2019年4月1日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
相关论文
Top
微信扫码咨询专知VIP会员