In this paper, we initiate a study of functional minimization in Federated Learning. First, in the semi-heterogeneous setting, when the marginal distributions of the feature vectors on client machines are identical, we develop the federated functional gradient boosting (FFGB) method that provably converges to the global minimum. Subsequently, we extend our results to the fully-heterogeneous setting (where marginal distributions of feature vectors may differ) by designing an efficient variant of FFGB called FFGB.C, with provable convergence to a neighborhood of the global minimum within a radius that depends on the total variation distances between the client feature distributions. For the special case of square loss, but still in the fully heterogeneous setting, we design the FFGB.L method that also enjoys provable convergence to a neighborhood of the global minimum but within a radius depending on the much tighter Wasserstein-1 distances. For both FFGB.C and FFGB.L, the radii of convergence shrink to zero as the feature distributions become more homogeneous. Finally, we conduct proof-of-concept experiments to demonstrate the benefits of our approach against natural baselines.


翻译:在本文中,我们开始研究联邦学习中的功能最小化。首先,在半异质环境下,当客户机器上特性矢量的边际分布相同时,我们开发了可以与全球最小值一致的联盟性功能梯度加速法(FFGB)方法。随后,我们通过设计一个称为FFGB.C和FFGB.C的高效变体,将结果推广到全异性环境(其中特性矢量的边际分布可能不同 ), 在取决于客户特征分布之间完全差异距离的半径范围内与全球最低值的相邻相融合。对于典型损失的特殊案例,我们仍然在完全混合的环境下,我们设计了FFGB.L方法,该方法也可以与全球最小值相近,但在半径小范围内,取决于远较紧的Wasserstein-1距离。对于FFGB.C和FFGB.L来说,趋同的弧度会缩小为零,因为特征分布变得更加一致。最后,我们用证据和概念实验来证明我们自然基线方法的好处。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】决策树/随机森林深入解析
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年9月21日
【推荐】Python机器学习生态圈(Scikit-Learn相关项目)
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年8月23日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Disentangled Information Bottleneck
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月22日
Meta-Learning with Implicit Gradients
Arxiv
13+阅读 · 2019年9月10日
Arxiv
9+阅读 · 2019年4月19日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】决策树/随机森林深入解析
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年9月21日
【推荐】Python机器学习生态圈(Scikit-Learn相关项目)
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年8月23日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员