Federated learning (FL) emerges as a popular distributed learning schema that learns a model from a set of participating users without sharing raw data. One major challenge of FL comes with heterogeneous users, who may have distributionally different (or non-iid) data and varying computation resources. As federated users would use the model for prediction, they often demand the trained model to be robust against malicious attackers at test time. Whereas adversarial training (AT) provides a sound solution for centralized learning, extending its usage for federated users has imposed significant challenges, as many users may have very limited training data and tight computational budgets, to afford the data-hungry and costly AT. In this paper, we study a novel FL strategy: propagating adversarial robustness from rich-resource users that can afford AT, to those with poor resources that cannot afford it, during federated learning. We show that existing FL techniques cannot be effectively integrated with the strategy to propagate robustness among non-iid users and propose an efficient propagation approach by the proper use of batch-normalization. We demonstrate the rationality and effectiveness of our method through extensive experiments. Especially, the proposed method is shown to grant federated models remarkable robustness even when only a small portion of users afford AT during learning. Source code will be released.


翻译:联邦学习(FL)是一个广受欢迎的分布式学习模式,它向一组参与用户学习模型,而没有共享原始数据。FL的一大挑战来自不同用户,他们可能分布不同(或非二d)数据和不同的计算资源。作为联邦学习(FL)模型,他们常常要求经过训练的模式在测试时对恶意攻击者具有很强的防范能力。虽然对抗性培训(AT)为集中学习提供了一个健全的解决方案,但扩大对联邦用户的利用,带来了重大挑战,因为许多用户的培训数据和计算预算可能非常有限,难以支付数据饥饿和成本高昂的AT。我们在本文件中研究一个新的FL战略:向那些能够负担AT的富有资源用户宣传对抗性强势和不同的计算资源资源资源。在测试期间,他们往往要求经过训练的模型在测试时能够对恶意攻击者进行预测。我们表明,现有的FL技术无法有效地与在非二类用户中传播稳健的战略结合起来,并且建议通过适当使用批次标准化来高效的传播方法。我们通过广泛的实验来证明我们的方法的合理性和有效性和有效性。在大规模实验中,只有经过大量试验后,才展示了令人瞩目的的原始的模型。

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