The advent of Federated Learning (FL) has ignited a new paradigm for parallel and confidential decentralized Machine Learning (ML) with the potential of utilizing the computational power of a vast number of IoT, mobile and edge devices without data leaving the respective device, ensuring privacy by design. Yet, in order to scale this new paradigm beyond small groups of already entrusted entities towards mass adoption, the Federated Learning Framework (FLF) has to become (i) truly decentralized and (ii) participants have to be incentivized. This is the first systematic literature review analyzing holistic FLFs in the domain of both, decentralized and incentivized federated learning. 422 publications were retrieved, by querying 12 major scientific databases. Finally, 40 articles remained after a systematic review and filtering process for in-depth examination. Although having massive potential to direct the future of a more distributed and secure AI, none of the analyzed FLF is production-ready. The approaches vary heavily in terms of use-cases, system design, solved issues and thoroughness. We are the first to provide a systematic approach to classify and quantify differences between FLF, exposing limitations of current works and derive future directions for research in this novel domain.


翻译:联邦学习联合会(FLF)的出现为平行和保密的分散式机器学习(ML)开创了一个新的模式,它有可能利用大量IoT、移动和边缘装置的计算能力,而没有数据离开各自的设备,确保隐私的设计;然而,为了扩大这一新模式的范围,使其超越已经受委托实体的小型群体,争取大规模采用,联邦学习联合会(FLF)必须成为:(一) 真正分散和(二) 参与者必须受到激励,这是第一次系统文献审查,分析分散和激励式联合学习(MLF)领域的整体FLF。 通过查询12个主要科学数据库,检索了422份出版物。最后,在进行系统审查和过滤以进行深入审查之后,有40篇文章仍然存在。尽管有巨大的潜力引导更加分散和安全的AI的未来,但所分析的FLF框架没有一个能够生产。在使用案例、系统设计、解决问题和彻底性方面有很大差异。我们首先提供了一种系统化的方法来分类和量化FLFLF之间的差异,暴露目前工程的局限性,并提出了未来研究领域的新方向。

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