Federated learning (FL) has become a prevalent distributed machine learning paradigm with improved privacy. After learning, the resulting federated model should be further personalized to each different client. While several methods have been proposed to achieve personalization, they are typically limited to a single local device, which may incur bias or overfitting since data in a single device is extremely limited. In this paper, we attempt to realize personalization beyond a single client. The motivation is that during FL, there may exist many clients with similar data distribution, and thus the personalization performance could be significantly boosted if these similar clients can cooperate with each other. Inspired by this, this paper introduces a new concept called federated adaptation, targeting at adapting the trained model in a federated manner to achieve better personalization results. However, the key challenge for federated adaptation is that we could not outsource any raw data from the client during adaptation, due to privacy concerns. In this paper, we propose PFA, a framework to accomplish Privacy-preserving Federated Adaptation. PFA leverages the sparsity property of neural networks to generate privacy-preserving representations and uses them to efficiently identify clients with similar data distributions. Based on the grouping results, PFA conducts an FL process in a group-wise way on the federated model to accomplish the adaptation. For evaluation, we manually construct several practical FL datasets based on public datasets in order to simulate both the class-imbalance and background-difference conditions. Extensive experiments on these datasets and popular model architectures demonstrate the effectiveness of PFA, outperforming other state-of-the-art methods by a large margin while ensuring user privacy. We will release our code at: https://github.com/lebyni/PFA.


翻译:联邦学习(FL)已经成为一个普遍的分布式机器学习模式,提高了隐私。学习后,由此形成的联邦模式应该进一步对每个不同的客户进行个性化改造。虽然提出了几种方法来实现个性化,但通常限于一个单一的本地设备,因为单一设备中的数据极其有限,可能会产生偏差或过度完善。在本文中,我们试图实现个性化,而不只是一个客户。动机是,在FL期间,许多客户可能拥有类似的数据分配模式,因此,如果这些类似的客户能够相互合作,个人化的绩效可以大大提高。受此启发,本文引入了一个新的概念,称为“联邦化适应”,目标是以联邦化方式调整经过训练的模型,以取得更好的个性化结果。然而,由于隐私问题,联邦化适应的主要挑战是,我们无法从客户那里外包任何原始数据。我们提出一个模型,用于保存联邦储蓄基金适应。 PFA 利用神经网络的状态属性来生成隐私背景化背景。 本文引入了一个新的概念性化适应概念,目标是以联邦系统化的模型, 将数据流化数据流化数据流化数据流化数据流数据流数据流到我们系统,同时确保用户的用户的系统流数据流数据流出。

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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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