Personalization and decentralization are two major lines of studies to realize practical federated learning in the real world. The aim of this study is to establish a general and unified approach that can solve these two problems simultaneously. In this work, we first propose a bilevel problem that can adapt to various personalization scenarios by allowing an arbitrary choice of two parameters: a client-wise outer-parameter representing heterogeneity, and a shared inner-parameter representing homogeneity across client data distributions. We then present an algorithm that can solve this bilevel problem in a decentralized manner by estimating gradients of clients' outer-costs with respect to their outer-parameters. We show that the proposed algorithm can be extended to handle a random directed network, which is one of the most robust decentralized communication classes. The proposed method achieves state-of-the-art performance on a personalization benchmark across various communication settings.


翻译:个人化和权力下放是在现实世界中实现实际联合学习的两大研究领域。本项研究的目的是制定既能同时解决这两个问题的一般性统一方法。在这项工作中,我们首先提出一个双层次问题,通过允许任意选择两个参数,可以适应各种个化设想:一个客户认为代表异质的外部参数,一个代表客户数据分布的同质性的共同内部参数。然后,我们提出一种算法,通过对客户外部参数的外部成本梯度进行估计,可以分散解决这一双层次问题。我们表明,拟议的算法可以扩大,处理随机定向网络,这是最有力的分散通信类别之一。拟议方法在各种通信环境的个人化基准上实现了最先进的业绩。

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