This study investigates clustered federated learning (FL), one of the formulations of FL with non-i.i.d. data, where the devices are partitioned into clusters and each cluster optimally fits its data with a localized model. We propose a novel clustered FL framework, which applies a nonconvex penalty to pairwise differences of parameters. This framework can automatically identify clusters without a priori knowledge of the number of clusters and the set of devices in each cluster. To implement the proposed framework, we develop a novel clustered FL method called FPFC. Advancing from the standard ADMM, our method is implemented in parallel, updates only a subset of devices at each communication round, and allows each participating device to perform a variable amount of work. This greatly reduces the communication cost while simultaneously preserving privacy, making it practical for FL. We also propose a new warmup strategy for hyperparameter tuning under FL settings and consider the asynchronous variant of FPFC (asyncFPFC). Theoretically, we provide convergence guarantees of FPFC for general nonconvex losses and establish the statistical convergence rate under a linear model with squared loss. Our extensive experiments demonstrate the advantages of FPFC over existing methods.


翻译:本研究调查了FL的分组化学习(FL),这是FL的组合式学习(FL),这是FL的一种配制,配有非i.i.d.数据,设备被分成组群,每个组群以本地模式优化其数据。我们提议了一个新型分组化FL框架,采用非convex惩罚法对参数差异进行配对。这个框架可以自动识别各组群,而不必事先了解每个组群的组群和成套装置的数量。为了实施拟议的框架,我们开发了一个名为FPFC的新型分组化FL方法。从标准的ADMMM中推进,我们的方法是平行实施的,只更新每轮通信周期的一组装置,并允许每个参与的装置进行可变工作量的工作。这大大降低了通信成本,同时维护隐私,使FL能够实际操作。我们还提出了一个新的超参数调整战略,并考虑FFFPC(asyncFFFFFFFC)的简单变式。理论上,我们为FPFPC的一般非conx损失提供了趋同的趋同性保证,并且确定现有线性实验法的统计优势。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
72+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11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
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年1月2日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月29日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月29日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
17+阅读 · 2019年10月30日
Arxiv
12+阅读 · 2019年3月14日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年1月2日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月29日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月29日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
17+阅读 · 2019年10月30日
Arxiv
12+阅读 · 2019年3月14日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员