Despite impressive results, deep learning-based technologies also raise severe privacy and environmental concerns induced by the training procedure often conducted in datacenters. In response, alternatives to centralized training such as Federated Learning (FL) have emerged. Perhaps unexpectedly, FL, in particular, is starting to be deployed at a global scale by companies that must adhere to new legal demands and policies originating from governments and civil society for privacy protection. However, the potential environmental impact related to FL remains unclear and unexplored. This paper offers the first-ever systematic study of the carbon footprint of FL. First, we propose a rigorous model to quantify the carbon footprint, hence facilitating the investigation of the relationship between FL design and carbon emissions. Then, we compare the carbon footprint of FL to traditional centralized learning. Our findings show that FL, despite being slower to converge in some cases, may result in a comparatively greener impact than a centralized equivalent setup. We performed extensive experiments across different types of datasets, settings, and various deep learning models with FL. Finally, we highlight and connect the reported results to the future challenges and trends in FL to reduce its environmental impact, including algorithms efficiency, hardware capabilities, and stronger industry transparency.


翻译:尽管取得了令人印象深刻的成果,深层次的学习技术也引起了经常在数据中心进行的培训程序引起的严重的隐私和环境关切。作为回应,出现了联邦学习联合会(FL)等集中培训的替代办法。也许出乎意料的是,FL公司开始在全球规模部署,这些公司必须坚持来自政府和民间社会的新的保护隐私的法律要求和政策。然而,与FL公司有关的潜在环境影响仍然不明确且尚未探讨。本文首次对FL公司的碳足迹进行了系统研究。首先,我们提出了一个严格的模型,以量化碳足迹,从而便利对FL公司设计和碳排放之间的关系进行调查。然后,我们将FL公司的碳足迹与传统的集中学习进行比较。我们的研究结果表明,尽管在某些情况下,FL公司虽然比较缓慢地趋于一致,但可能会比集中的同等结构产生相对绿色的影响。我们在不同种类的数据集、环境以及各种深层次的学习模型中进行了广泛的实验。最后,我们强调了所报告的结果,并将之与FL公司未来的挑战和趋势联系起来,以降低其对环境的影响,包括更高的算法、硬件能力和趋势。

0
下载
关闭预览

相关内容

联邦学习(Federated Learning)是一种新兴的人工智能基础技术,在 2016 年由谷歌最先提出,原本用于解决安卓手机终端用户在本地更新模型的问题,其设计目标是在保障大数据交换时的信息安全、保护终端数据和个人数据隐私、保证合法合规的前提下,在多参与方或多计算结点之间开展高效率的机器学习。其中,联邦学习可使用的机器学习算法不局限于神经网络,还包括随机森林等重要算法。联邦学习有望成为下一代人工智能协同算法和协作网络的基础。
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
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
101+阅读 · 2019年10月9日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
RL 真经
CreateAMind
5+阅读 · 2018年12月28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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
11+阅读 · 2018年4月27日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
Asymmetrical Vertical Federated Learning
Arxiv
3+阅读 · 2020年6月11日
The Measure of Intelligence
Arxiv
6+阅读 · 2019年11月5日
Arxiv
3+阅读 · 2018年10月5日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
RL 真经
CreateAMind
5+阅读 · 2018年12月28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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
11+阅读 · 2018年4月27日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
相关论文
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
Asymmetrical Vertical Federated Learning
Arxiv
3+阅读 · 2020年6月11日
The Measure of Intelligence
Arxiv
6+阅读 · 2019年11月5日
Arxiv
3+阅读 · 2018年10月5日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员