As an emerging technique, Federated Learning (FL) can jointly train a global model with the data remaining locally, which effectively solves the problem of data privacy protection through the encryption mechanism. The clients train their local model, and the server aggregates models until convergence. In this process, the server uses an incentive mechanism to encourage clients to contribute high-quality and large-volume data to improve the global model. Although some works have applied FL to the Internet of Things (IoT), medicine, manufacturing, etc., the application of FL is still in its infancy, and many related issues need to be solved. Improving the quality of FL models is one of the current research hotspots and challenging tasks. This paper systematically reviews and objectively analyzes the approaches to improving the quality of FL models. We are also interested in the research and application trends of FL and the effect comparison between FL and non-FL because the practitioners usually worry that achieving privacy protection needs compromising learning quality. We use a systematic review method to analyze 147 latest articles related to FL. This review provides useful information and insights to both academia and practitioners from the industry. We investigate research questions about academic research and industrial application trends of FL, essential factors affecting the quality of FL models, and compare FL and non-FL algorithms in terms of learning quality. Based on our review's conclusion, we give some suggestions for improving the FL model quality. Finally, we propose an FL application framework for practitioners.


翻译:作为新兴技术,Federal Learning(FL)可以联合培训一个全球模型,其数据在当地尚存,从而有效地解决数据隐私保护问题。客户通过加密机制培训其本地模型,服务器集成模型直到趋同。在这一过程中,服务器使用激励机制鼓励客户提供高质量和大容量的数据,以改进全球模型。虽然有些作品将FL应用到Times(IoT)、医药、制造等互联网上,但FL的应用仍处于初级阶段,许多相关问题需要解决。提高FL模型的质量是当前研究热点和具有挑战性的任务之一。本文系统地审查并客观分析提高FL模型质量的方法。我们还有兴趣研究FL的研究和应用趋势以及FL和非FL的影响比较,因为实践者通常担心实现隐私保护需要损害学习质量。我们使用系统化的审查方法来分析与FL有关的147个最新文章。本次审查为学术界和业界从业人员提供了有用的信息和洞察。我们对FL的基本质量和FL应用要素进行了研究,对FL标准进行非FL标准研究。

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