Decentralized and federated learning algorithms face data heterogeneity as one of the biggest challenges, especially when users want to learn a specific task. Even when personalized headers are used concatenated to a shared network (PF-MTL), aggregating all the networks with a decentralized algorithm can result in performance degradation as a result of heterogeneity in the data. Our algorithm uses exchanged gradients to calculate the correlations among tasks automatically, and dynamically adjusts the communication graph to connect mutually beneficial tasks and isolate those that may negatively impact each other. This algorithm improves the learning performance and leads to faster convergence compared to the case where all clients are connected to each other regardless of their correlations. We conduct experiments on a synthetic Gaussian dataset and a large-scale celebrity attributes (CelebA) dataset. The experiment with the synthetic data illustrates that our proposed method is capable of detecting tasks that are positively and negatively correlated. Moreover, the results of the experiments with CelebA demonstrate that the proposed method may produce significantly faster training results than fully-connected networks.


翻译:分散式和联合式学习算法面临最大的挑战之一,即数据差异性,特别是当用户希望学习特定任务时。即使个人化头目被集中到共享网络(PF-MTL),将所有网络集中到分散式算法中,由于数据差异性的结果可能导致性能退化。我们的算法使用互换梯度来自动计算任务之间的相互关系,并动态调整通信图,将互利性任务联系起来,并分离出可能相互产生消极影响的任务。这一算法提高了学习性能,并导致更快的趋同,与所有客户都相互连接的情况相比,不管它们之间的关系如何。我们在合成高斯数据集和大型名人性特征(CelebA)数据集上进行实验。对合成数据的实验表明,我们拟议的方法能够检测积极和消极关联的任务。此外,与CeebA的实验结果表明,与CeebA的实验结果可能比完全连接的网络产生大大快的培训结果。

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