With the rapid advancement of 5G networks, billions of smart Internet of Things (IoT) devices along with an enormous amount of data are generated at the network edge. While still at an early age, it is expected that the evolving 6G network will adopt advanced artificial intelligence (AI) technologies to collect, transmit, and learn this valuable data for innovative applications and intelligent services. However, traditional machine learning (ML) approaches require centralizing the training data in the data center or cloud, raising serious user-privacy concerns. Federated learning, as an emerging distributed AI paradigm with privacy-preserving nature, is anticipated to be a key enabler for achieving ubiquitous AI in 6G networks. However, there are several system and statistical heterogeneity challenges for effective and efficient FL implementation in 6G networks. In this article, we investigate the optimization approaches that can effectively address the challenging heterogeneity issues from three aspects: incentive mechanism design, network resource management, and personalized model optimization. We also present some open problems and promising directions for future research.


翻译:随着5G网络的迅速发展,在网络边缘生成了数十亿个智能物联网装置和大量数据。虽然尚处于早期,但预计不断发展的6G网络将采用先进的人工智能技术来收集、传输和学习这些宝贵的数据,用于创新应用和智能服务。然而,传统的机器学习方法需要将培训数据集中到数据中心或云中,引起严重的用户-隐私问题。作为新兴的分布式AI模式,并具有保护隐私的性质,联邦学习预计将成为在6G网络中实现无处不在的AI的关键促进因素。然而,在6G网络中,在有效和高效地实施FL方面存在若干系统和统计差异性挑战。在本篇文章中,我们研究了能够有效解决具有挑战性的异质性问题的优化方法,从三个方面:激励机制设计、网络资源管理和个人化模型优化。我们还提出了一些开放的问题和有希望的未来研究方向。</s>

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