In typical scenarios where the Federated Learning (FL) framework applies, it is common for clients to have insufficient training data to produce an accurate model. Thus, models that provide not only point estimations, but also some notion of confidence are beneficial. Gaussian Process (GP) is a powerful Bayesian model that comes with naturally well-calibrated variance estimations. However, it is challenging to learn a stand-alone global GP since merging local kernels leads to privacy leakage. To preserve privacy, previous works that consider federated GPs avoid learning a global model by focusing on the personalized setting or learning an ensemble of local models. We present Federated Bayesian Neural Regression (FedBNR), an algorithm that learns a scalable stand-alone global federated GP that respects clients' privacy. We incorporate deep kernel learning and random features for scalability by defining a unifying random kernel. We show this random kernel can recover any stationary kernel and many non-stationary kernels. We then derive a principled approach of learning a global predictive model as if all client data is centralized. We also learn global kernels with knowledge distillation methods for non-identically and independently distributed (non-i.i.d.) clients. Experiments are conducted on real-world regression datasets and show statistically significant improvements compared to other federated GP models.


翻译:在联邦学习联合会(FL)框架适用的典型情况下,客户通常缺乏足够的培训数据来制作准确的模式。因此,不仅提供点估计,而且提供某种信任感概念的模型是有益的。Gaussian进程(GP)是一个强大的巴伊西亚模型,它具有自然的平衡差异估计法。然而,在将本地内核合并后,学习一个独立的全球GP具有挑战性,因为将本地内核合并会导致隐私渗漏。为了保护隐私,以往认为联产的GPs在考虑联产的GPs时通常会避免学习一个全球模型,侧重于个性化设置或学习当地模型的合体。我们介绍了不仅提供点估计,而且提供某种信任感知的模型。我们介绍了一种可伸缩的、尊重客户隐私的、可伸缩的、可伸缩的、可伸缩的Bayes Neural Regress(FedBNRR)算法,这种算法可以学习一种可伸缩的、可伸缩的、可伸缩的、可伸缩的、可伸缩的、可动的、可伸缩性的数据模型。我们还的统计的Fed-vidu-vidual-vidu-vidual-de-vidude-vidu-viducold-vidudal-vicold-vidu-viewd-viewd-d-d-viewd-d-viewsmold-d-d-d-d-d-violmoldoldal-vicold-vicold-doldoldold-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-vicold-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-col-d-d-d-d-d-d-col-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-disold-d-d-d-d-d-d-col-col-d-

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