Federated learning (FL) has recently emerged as a distributed machine learning paradigm for systems with limited and intermittent connectivity. This paper presents the new context brought to FL by satellite constellations, where the connectivity patterns are significantly different from the ones observed in conventional terrestrial FL. The focus is on large constellations in low earth orbit (LEO), where each satellites participates in a data-driven FL task using a locally stored dataset. This scenario is motivated by the trend towards mega constellations of interconnected small satellites in LEO and the integration of artificial intelligence in satellites. We propose a classification of satellite FL based on the communication capabilities of the satellites, the constellation design, and the location of the parameter server. A comprehensive overview of the current state-of-the-art in this field is provided and the unique challenges and opportunities of satellite FL are discussed. Finally, we outline several open research directions for FL in satellite constellations and present some future perspectives on this topic.


翻译:联邦学习(FL)最近已成为一个分布式机器学习模式,用于具有有限和间歇连接的系统;本文件介绍了卫星星座带给FL的新环境,其连通模式与常规陆地FL所观察到的模式大不相同。重点是低地轨道大型星座,其中每颗卫星利用当地储存的数据集参与数据驱动的FL任务。这种情景的动因是低地轨道互联小型卫星巨型星座的趋势和卫星人工智能的整合。我们提议根据卫星的通信能力、星座设计和参数服务器的位置对卫星FL进行分类。提供了该领域当前最新技术的全面概览,并讨论了卫星FL的独特挑战和机遇。最后,我们概述了卫星星座中FL的若干开放研究方向,并提出了一些关于这一专题的未来观点。

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