Federated learning has allowed training of a global model by aggregating local models trained on local nodes. However, it still takes client-server model, which can be further distributed, fully decentralized, or even partially connected, or totally opportunistic. In this paper, we propose a wireless ad hoc federated learning (WAFL) -- a fully distributed cooperative machine learning organized by the nodes physically nearby. Here, each node has a wireless interface and can communicate with each other when they are within the radio range. The nodes are expected to move with people, vehicles, or robots, producing opportunistic contacts with each other. In WAFL, each node trains a model individually with the local data it has. When a node encounter with others, they exchange their trained models, and generate new aggregated models, which are expected to be more general compared to the locally trained models on Non-IID data. For evaluation, we have prepared four static communication networks and two types of dynamic and opportunistic communication networks based on random waypoint mobility and community-structured environment, and then studied the training process of a fully connected neural network with 90% Non-IID MNIST dataset. The evaluation results indicate that WAFL allowed the convergence of model parameters among the nodes toward generalization, even with opportunistic node contact scenarios -- whereas in self-training (or lonely training) case, they have diverged. This WAFL's model generalization contributed to achieving higher accuracy 94.7-96.2% to the testing IID dataset compared to the self-training case 84.7%.


翻译:联邦学习通过汇集当地节点培训的地方模型,使得培训全球模式成为全球模式。然而,它仍然采用客户-服务器模型,可以进一步分布、完全分散或部分连接,甚至完全机会性。在本文件中,我们建议采用无线临时联合学习(WAFL) -- -- 由附近节点组织的一个完全分布的合作机器学习(WAFL) -- -- 由周围的节点组织起来。这里,每个节点有一个无线接口,可以在无线电范围内相互交流。节点预计将与人、车辆或机器人移动,产生机会性接触。在WAFL中,每个节点单独用当地数据单独培训一个模型。当节点遇到其他节点时,他们交换其经过培训的模型,并产生新的综合模型,与当地培训的非IID数据模型相比,这些模型将更加笼统。为了评估,我们建立了4个静态通信网络和两类动态和机会性通信网络,这些网络以随机路点流动和社区结构环境为基础,然后研究一个完全连接的神经网络的培训过程,与90%的非II-D数据库进行比较性测试案例,使得WAF在一般测试中进行自我学习。

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