An oft-cited challenge of federated learning is the presence of heterogeneity. \emph{Data heterogeneity} refers to the fact that data from different clients may follow very different distributions. \emph{System heterogeneity} refers to client devices having different system capabilities. A considerable number of federated optimization methods address this challenge. In the literature, empirical evaluations usually start federated training from random initialization. However, in many practical applications of federated learning, the server has access to proxy data for the training task that can be used to pre-train a model before starting federated training. Using four standard federated learning benchmark datasets, we empirically study the impact of starting from a pre-trained model in federated learning. Unsurprisingly, starting from a pre-trained model reduces the training time required to reach a target error rate and enables the training of more accurate models (up to 40\%) than is possible when starting from random initialization. Surprisingly, we also find that starting federated learning from a pre-trained initialization reduces the effect of both data and system heterogeneity. We recommend future work proposing and evaluating federated optimization methods to evaluate the performance when starting from random and pre-trained initializations. This study raises several questions for further work on understanding the role of heterogeneity in federated optimization.
翻译:联邦化学习的一个常见挑战就是存在异质性。 \ emph{ Data 异质性} 是指不同客户的数据可能遵循非常不同的分布。 \ emph{ System 异质性} 是指具有不同系统能力的客户设备。 相当数量的联邦化优化方法解决了这一挑战。 在文献中, 经验评估通常从随机初始化开始, 即从随机初始化开始, 开始进行联合化培训。 但是, 在许多实际应用的联邦化学习中, 服务器可以获得培训任务中的代理数据, 这些数据可用于在开始联邦化培训之前预先培训一个模型。 使用四个标准的联邦化学习基准数据集, 我们通过实验性研究从经过事先培训的模型开始, 开始从经过培训的模型开始, 减少达到目标误差率所需的培训时间, 并使得比从随机初始化开始时更精确的模型( 至40<unk> ) 能够进行进一步的培训。 令人惊讶的是, 我们还发现, 开始从开始的联邦化的初始化研究开始, 开始, 开始的初始化 和联邦化研究 开始, 开始, 开始, 开始, 开始, 开始, 开始, 开始, 开始, 开始 开始 开始 开始, 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始, 开始 开始, 开始 开始 开始 开始 开始 开始, 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 开始 </s>