A recent take towards Federated Analytics (FA), which allows analytical insights of distributed datasets, reuses the Federated Learning (FL) infrastructure to evaluate the population-level summary of model performances. However, the current realization of FL adopts single server-multiple client architecture with limited scope for FA, which often results in learning models with poor generalization, i.e., an ability to handle new/unseen data, for real-world applications. Moreover, a hierarchical FL structure with distributed computing platforms demonstrates incoherent model performances at different aggregation levels. Therefore, we need to design a robust learning mechanism than the FL that (i) unleashes a viable infrastructure for FA and (ii) trains learning models with better generalization capability. In this work, we adopt the novel democratized learning (Dem-AI) principles and designs to meet these objectives. Firstly, we show the hierarchical learning structure of the proposed edge-assisted democratized learning mechanism, namely Edge-DemLearn, as a practical framework to empower generalization capability in support of FA. Secondly, we validate Edge-DemLearn as a flexible model training mechanism to build a distributed control and aggregation methodology in regions by leveraging the distributed computing infrastructure. The distributed edge computing servers construct regional models, minimize the communication loads, and ensure distributed data analytic application's scalability. To that end, we adhere to a near-optimal two-sided many-to-one matching approach to handle the combinatorial constraints in Edge-DemLearn and solve it for fast knowledge acquisition with optimization of resource allocation and associations between multiple servers and devices. Extensive simulation results on real datasets demonstrate the effectiveness of the proposed methods.


翻译:最近采用了联邦分析(FA)方法,对分布式数据集进行分析,重新使用联邦学习(FL)基础设施,以评价模型性能的人口层面汇总;然而,目前实现FL采用单一服务器-多重客户结构,对FA而言范围有限,这往往导致学习模式不够概括化,即处理新/不见数据的能力,用于现实世界应用。此外,一个等级结构(FL)与分布式计算平台显示不同汇总级的不一致性模型性能。因此,我们需要设计一个强健的学习机制,而不是FL(i)为FA提供可行的基础设施,并(ii)以更好的概括化能力培养学习模式。在这项工作中,我们采用创新的民主化学习(Dem-AI)原则和设计来实现这些目标。首先,我们展示了拟议的边际辅助式民主化学习机制的等级学习结构,即Edge-DemLearnal,作为支持FA的常规化能力的一个实用框架。第二,我们验证了Edge-Demor-Deoprine(I)近端服务器的可操作性配置工具,以更好的配置模式分配模式分配模式分配模型,在区域中,通过灵活的存储式数据库中进行数据分析,以构建一个数据库控制,通过存储工具进行存储,在区域进行数据分析,并进行数据分析,以建立一个可控,在存储式数据库中,在存储式数据库中,以建立一个可控路路路段内,并进行存储式计算。

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