Federated learning (FL) is a privacy-promoting framework that enables potentially large number of clients to collaboratively train machine learning models. In a FL system, a server coordinates the collaboration by collecting and aggregating clients' model updates while the clients' data remains local and private. A major challenge in federated learning arises when the local data is heterogeneous -- the setting in which performance of the learned global model may deteriorate significantly compared to the scenario where the data is identically distributed across the clients. In this paper we propose FedDPMS (Federated Differentially Private Means Sharing), an FL algorithm in which clients deploy variational auto-encoders to augment local datasets with data synthesized using differentially private means of latent data representations communicated by a trusted server. Such augmentation ameliorates effects of data heterogeneity across the clients without compromising privacy. Our experiments on deep image classification tasks demonstrate that FedDPMS outperforms competing state-of-the-art FL methods specifically designed for heterogeneous data settings.


翻译:联邦学习(Federated Learning, FL)是一种促进隐私保护的框架,使得潜在的大量客户端可以协作地训练机器学习模型。在FL系统中,一台服务器负责协调协作并汇总客户端的模型更新,而客户端的数据保持本地和私密。联邦学习面临的主要挑战之一是当本地数据异构性很大时,学习的全局模型的性能可能会明显下降。在本文中,我们提出了FedDPMS(Federated Differentially Private Means Sharing),这是一种FL算法,其中客户端部署变分自编码器来增广本地数据集,其中综合使用了通过可信服务器通信的差分隐私潜在数据表示的平均值。这样的增量改善了客户端之间数据异构的影响,而不会破坏隐私。我们在深度图像分类任务上的实验表明,FedDPMS优于专门为异构数据设置设计的竞争最先进FL方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
14+阅读 · 2021年5月21日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14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
ICLR'21 | GNN联邦学习的新基准
图与推荐
11+阅读 · 2021年11月15日
【NeurIPS 2020】核基渐进蒸馏加法器神经网络
专知
13+阅读 · 2020年10月19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
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31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
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
9+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31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
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
9+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员