Mobile Edge Computing (MEC), which incorporates the Cloud, edge nodes and end devices, has shown great potential in bringing data processing closer to the data sources. Meanwhile, Federated learning (FL) has emerged as a promising privacy-preserving approach to facilitating AI applications. However, it remains a big challenge to optimize the efficiency and effectiveness of FL when it is integrated with the MEC architecture. Moreover, the unreliable nature (e.g., stragglers and intermittent drop-out) of end devices significantly slows down the FL process and affects the global model's quality Xin such circumstances. In this paper, a multi-layer federated learning protocol called HybridFL is designed for the MEC architecture. HybridFL adopts two levels (the edge level and the cloud level) of model aggregation enacting different aggregation strategies. Moreover, in order to mitigate stragglers and end device drop-out, we introduce regional slack factors into the stage of client selection performed at the edge nodes using a probabilistic approach without identifying or probing the state of end devices (whose reliability is agnostic). We demonstrate the effectiveness of our method in modulating the proportion of clients selected and present the convergence analysis for our protocol. We have conducted extensive experiments with machine learning tasks in different scales of MEC system. The results show that HybridFL improves the FL training process significantly in terms of shortening the federated round length, speeding up the global model's convergence (by up to 12X) and reducing end device energy consumption (by up to 58%).


翻译:包含云、 边缘节点和终端设备的移动边缘计算( MEC) 显示将数据处理更接近数据源的巨大潜力。 同时, 联邦学习( FL) 已经成为一种很有希望的隐私保护方法, 便利AI 应用程序。 但是, 当FL与MEC 架构结合时, 优化 FL 的效率和有效性仍是一个巨大的挑战。 此外, 终端装置的不可靠性( 如排减器和间歇性流出) 大大减缓 FL 进程, 并影响全球模型的 X 质量。 在本文中, 名为 混合学习( FLL) 的多层联合学习协议是为MEC 结构设计的。 混合学习( FLL ) 采用两种级别( 边缘和云级) 的模型集成法, 颁布不同的组合战略。 此外, 为了减少吸附器和终端装置的退出, 我们将区域松动因素引入在边缘点选择的客户选择阶段的客户选择阶段, 使用一种稳定性的方法( 确定或推进最终装置的状态( 可靠性是定量) 。 我们用高端点化的混合FLL 分析中, 我们以大规模的系统 测试方法的升级化了我们系统测试方法的精度 。

0
下载
关闭预览

相关内容

最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
88+阅读 · 2020年12月2日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
已删除
将门创投
8+阅读 · 2019年3月18日
【TED】生命中的每一年的智慧
英语演讲视频每日一推
9+阅读 · 2019年1月29日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Advances and Open Problems in Federated Learning
Arxiv
18+阅读 · 2019年12月10日
Arxiv
35+阅读 · 2019年11月7日
Federated Learning for Mobile Keyboard Prediction
Arxiv
5+阅读 · 2018年11月8日
VIP会员
相关VIP内容
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
88+阅读 · 2020年12月2日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
相关资讯
Federated Learning: 架构
AINLP
4+阅读 · 2020年9月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
已删除
将门创投
8+阅读 · 2019年3月18日
【TED】生命中的每一年的智慧
英语演讲视频每日一推
9+阅读 · 2019年1月29日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员