Federated Learning (FL) is a machine learning approach that enables the creation of shared models for powerful applications while allowing data to remain on devices. This approach provides benefits such as improved data privacy, security, and reduced latency. However, in some systems, direct communication between clients and servers may not be possible, such as remote areas without proper communication infrastructure. To overcome this challenge, a new framework called FedEx (Federated Learning via Model Express Delivery) is proposed. This framework employs mobile transporters, such as UAVs, to establish indirect communication channels between the server and clients. These transporters act as intermediaries and allow for model information exchange. The use of indirect communication presents new challenges for convergence analysis and optimization, as the delay introduced by the transporters' movement creates issues for both global model dissemination and local model collection. To address this, two algorithms, FedEx-Sync and FedEx-Async, are proposed for synchronized and asynchronized learning at the transporter level. Additionally, a bi-level optimization algorithm is proposed to solve the joint client assignment and route planning problem. Experimental validation using two public datasets in a simulated network demonstrates consistent results with the theory, proving the efficacy of FedEx.


翻译:联邦学习是一种机器学习方法,可以创建共享模型以进行强大的应用程序,同时允许数据保留在设备上。这种方法提供了改进的数据隐私、安全性和减少延迟等优点。然而,在一些系统中,客户端和服务器之间的直接通信可能不可能,例如缺乏适当通信基础设施的偏远地区。为了克服这个挑战,提出了一种新的框架,称为联邦快递(Federated Learning via Model Express Delivery,缩写为FedEx)。该框架使用移动运输工具,例如 无人机,来建立服务器和客户端之间的间接通信渠道。这些运输工具充当中介,允许模型信息交换。间接通信的使用为收敛分析和优化带来了新的挑战,因为运输工具移动所引入的延迟会对全局模型传播和局部模型收集产生影响。为了解决这个问题,提出了两种算法FedEx-Sync 和 FedEx-Async,用于运输工具级别的同步和异步学习。此外,提出了一个双层优化算法来解决联合客户分配和路径规划问题。使用两个公共数据集在模拟网络中进行的实验验证了FedEx的一致结果,证明了FedEx的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

博士论文《联邦学习仿真器》221页,米兰理工大学
专知会员服务
30+阅读 · 2023年3月14日
移动边缘网络中联邦学习效率优化综述
专知会员服务
47+阅读 · 2022年7月9日
联邦学习智慧医疗综述
专知会员服务
120+阅读 · 2021年11月27日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
87+阅读 · 2020年12月2日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
Presto on Apache Kafka 在 Uber的大规模应用
AI前线
0+阅读 · 2022年6月9日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员