Federated learning systems facilitate training of global models in settings where potentially heterogeneous data is distributed across a large number of clients. Such systems operate in settings with intermittent client availability and/or time-varying communication constraints. As a result, the global models trained by federated learning systems may be biased towards clients with higher availability. We propose F3AST, an unbiased algorithm that dynamically learns an availability-dependent client selection strategy which asymptotically minimizes the impact of client-sampling variance on the global model convergence, enhancing performance of federated learning. The proposed algorithm is tested in a variety of settings for intermittently available clients under communication constraints, and its efficacy demonstrated on synthetic data and realistically federated benchmarking experiments using CIFAR100 and Shakespeare datasets. We show up to 186% and 8% accuracy improvements over FedAvg, and 8% and 7% over FedAdam on CIFAR100 and Shakespeare, respectively.


翻译:联邦学习系统有助于在大量客户可能分布不同数据的环境中培训全球模型,这些系统在客户间歇性可用和/或时间变化通信限制的环境中运作,因此,联邦学习系统培训的全球模型可能偏向于可用性较高的客户。我们提议F3AST, 这是一种不带偏见的算法,能动态地学习一种依赖可用性的客户选择战略,这种算法将客户抽样差异对全球模式趋同的影响降至最低,提高联合学习的绩效。提议的算法在各种环境中测试,供在通信限制下间歇性可用客户使用,其效力表现在合成数据上,并用CIFAR100和莎士比亚数据集实际结合基准实验。我们在CIFAvg和莎士比亚中分别显示186%和8%的准确性比FedAdam提高了186 %和8%的准确性,在CIFAFAR100和莎士比亚数据集中分别显示8%和7%的准确性。

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