Pervasive computing promotes the installation of connected devices in our living spaces in order to provide services. Two major developments have gained significant momentum recently: an advanced use of edge resources and the integration of machine learning techniques for engineering applications. This evolution raises major challenges, in particular related to the appropriate distribution of computing elements along an edge-to-cloud continuum. About this, Federated Learning has been recently proposed for distributed model training in the edge. The principle of this approach is to aggregate models learned on distributed clients in order to obtain a new, more general model. The resulting model is then redistributed to clients for further training. To date, the most popular federated learning algorithm uses coordinate-wise averaging of the model parameters for aggregation. However, it has been shown that this method is not adapted in heterogeneous environments where data is not identically and independently distributed (non-iid). This corresponds directly to some pervasive computing scenarios where heterogeneity of devices and users challenges machine learning with the double objective of generalization and personalization. In this paper, we propose a novel aggregation algorithm, termed FedDist, which is able to modify its model architecture (here, deep neural network) by identifying dissimilarities between specific neurons amongst the clients. This permits to account for clients' specificity without impairing generalization. Furthermore, we define a complete method to evaluate federated learning in a realistic way taking generalization and personalization into account. Using this method, FedDist is extensively tested and compared with three state-of-the-art federated learning algorithms on the pervasive domain of Human Activity Recognition with smartphones.


翻译:渗透式计算促进在生活空间安装连接设备,以提供服务。最近出现了两大重大进展:先进使用边缘资源和整合机械学习技术用于工程应用。这一演变带来了重大挑战,特别是在边际至宽宽度连续体上适当分配计算元素方面。关于这一点,最近提议在边缘进行分布模式培训。这一方法的原则是将分布客户所学的模型汇总起来,以便获得一个新的、更普遍的模型。随后,将由此产生的模型重新分配给客户进一步培训。迄今为止,最受欢迎的联合学习算法使用协调的模型参数的平均值。然而,这一方法在数据分布不完全和独立(非二)的多种环境中并不适应。这直接与一些普遍的计算假设方案相对应,即设备和用户的异质性化和个性化双重目标对机器学习构成挑战。在这个文件中,我们提议一种新型的合并算法,即FedDdddist,它能够修改其模型结构(这里的、深度的智能算法,用来平均地计算模型结构,而不用精确性化的三种计算方法,用来对普通客户进行精确的计算。

0
下载
关闭预览

相关内容

联邦学习(Federated Learning)是一种新兴的人工智能基础技术,在 2016 年由谷歌最先提出,原本用于解决安卓手机终端用户在本地更新模型的问题,其设计目标是在保障大数据交换时的信息安全、保护终端数据和个人数据隐私、保证合法合规的前提下,在多参与方或多计算结点之间开展高效率的机器学习。其中,联邦学习可使用的机器学习算法不局限于神经网络,还包括随机森林等重要算法。联邦学习有望成为下一代人工智能协同算法和协作网络的基础。
【陈天奇】TVM:端到端自动深度学习编译器,244页ppt
专知会员服务
86+阅读 · 2020年5月11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
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17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
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19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
计算机 | USENIX Security 2020等国际会议信息5条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年4月25日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Arxiv
0+阅读 · 2021年12月15日
Arxiv
37+阅读 · 2021年9月28日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
Advances and Open Problems in Federated Learning
Arxiv
18+阅读 · 2019年12月10日
Deep Comparison: Relation Columns for Few-Shot Learning
VIP会员
相关资讯
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19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
计算机 | USENIX Security 2020等国际会议信息5条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年4月25日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员