Federated learning is growing fast in both academia and industry to resolve data hungriness and privacy issues in machine learning. A federated learning system being widely distributed with different components and stakeholders requires software system design thinking. For instance, multiple patterns and tactics have been summarised by researchers that cover various aspects, from client management, training configuration, model deployment, etc. However, the multitude of patterns leaves the designers confused about when and which pattern to adopt or adapt. Therefore, in this paper, we present a set of decision models to assist designers and architects who have limited knowledge in federated learning, in selecting architectural patterns for federated learning architecture design. Each decision model maps functional and non-functional requirements of federated learning systems to a set of patterns. we also clarify the trade-offs that may be implicit in the patterns. We evaluated the decision model through a set of interviews with practitioners to assess the correctness and usefulness in guiding the architecture design process through various design decision options.


翻译:在学术界和行业中,联邦学习正在迅速发展,以解决机器学习中的数据饥饿和隐私问题;一个联邦学习系统广泛分布,由不同组成部分和利益攸关方组成,需要软件系统设计思维;例如,研究人员对多种模式和策略进行了总结,涵盖客户管理、培训配置、模式部署等各个方面;然而,由于模式繁多,设计师对何时和何种模式采用或调整感到困惑。因此,在本文件中,我们提出一套决定模型,以协助在联合学习、为联合学习架构设计选择建筑模式方面知识有限的设计师和设计师。每个决定模型都将联邦学习体系的功能和非功能性要求绘制成一套模式。我们还澄清了模式中可能隐含的权衡。我们通过同从业者进行一系列访谈,评估决定模型在通过各种设计决定选项指导建筑设计过程中的正确性和实用性。

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