Home appliance manufacturers strive to obtain feedback from users to improve their products and services to build a smart home system. To help manufacturers develop a smart home system, we design a federated learning (FL) system leveraging the reputation mechanism to assist home appliance manufacturers to train a machine learning model based on customers' data. Then, manufacturers can predict customers' requirements and consumption behaviors in the future. The working flow of the system includes two stages: in the first stage, customers train the initial model provided by the manufacturer using both the mobile phone and the mobile edge computing (MEC) server. Customers collect data from various home appliances using phones, and then they download and train the initial model with their local data. After deriving local models, customers sign on their models and send them to the blockchain. In case customers or manufacturers are malicious, we use the blockchain to replace the centralized aggregator in the traditional FL system. Since records on the blockchain are untampered, malicious customers or manufacturers' activities are traceable. In the second stage, manufacturers select customers or organizations as miners for calculating the averaged model using received models from customers. By the end of the crowdsourcing task, one of the miners, who is selected as the temporary leader, uploads the model to the blockchain. To protect customers' privacy and improve the test accuracy, we enforce differential privacy on the extracted features and propose a new normalization technique. We experimentally demonstrate that our normalization technique outperforms batch normalization when features are under differential privacy protection. In addition, to attract more customers to participate in the crowdsourcing FL task, we design an incentive mechanism to award participants.


翻译:家用电器制造商努力从用户那里获得反馈,以改善其产品和服务,以建立智能家庭系统。为了帮助制造商开发智能家庭系统,我们设计了一个联合学习系统,利用名声机制协助家用电器制造商根据客户的数据培训机器学习模式。然后,制造商可以预测客户的需求和未来消费行为。系统的工作流动包括两个阶段:第一阶段,客户培训制造商利用移动电话和移动边缘计算(Mec)服务器提供的初步模型。客户利用电话从各种家用电器收集数据,然后用当地数据下载和培训初始模型。在生成本地模型后,客户在模型上签名并将其发送到街区链。如果客户或制造商是恶意的,我们用块链来取代传统FL系统中的集中聚合器。由于链上的记录不精密,恶意客户或制造商的活动可以追踪。在第二阶段,制造商选择客户或组织作为矿工添加数据,用收到的模型来计算平均模型,然后用当地数据进行下载和培训。在生成本地模型后,客户在模型上签名,客户将模型上签字,然后将其发送到街区链路环链上, 改进客户的进度。在采购过程中,我们选择了一个新的路路路路路路路保护。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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