As an indispensable personalized service in Location-based Social Networks (LBSNs), the next Point-of-Interest (POI) recommendation aims to help people discover attractive and interesting places. Currently, most POI recommenders are based on the conventional centralized paradigm that heavily relies on the cloud to train the recommendation models with large volumes of collected users' sensitive check-in data. Although a few recent works have explored on-device frameworks for resilient and privacy-preserving POI recommendations, they invariably hold the assumption of model homogeneity for parameters/gradients aggregation and collaboration. However, users' mobile devices in the real world have various hardware configurations (e.g., compute resources), leading to heterogeneous on-device models with different architectures and sizes. In light of this, We propose a novel on-device POI recommendation framework, namely Model-Agnostic Collaborative learning for on-device POI recommendation (MAC), allowing users to customize their own model structures (e.g., dimension \& number of hidden layers). To counteract the sparsity of on-device user data, we propose to pre-select neighbors for collaboration based on physical distances, category-level preferences, and social networks. To assimilate knowledge from the above-selected neighbors in an efficient and secure way, we adopt the knowledge distillation framework with mutual information maximization. Instead of sharing sensitive models/gradients, clients in MAC only share their soft decisions on a preloaded reference dataset. To filter out low-quality neighbors, we propose two sampling strategies, performance-triggered sampling and similarity-based sampling, to speed up the training process and obtain optimal recommenders. In addition, we design two novel approaches to generate more effective reference datasets while protecting users' privacy.


翻译:作为基于位置的社交网络中不可或缺的个性化服务,下一个兴趣点(POI)推荐旨在帮助人们发现有趣的地方。目前,大多数POI推荐器都基于传统的集中式范例,严重依赖于云以使用大量收集的用户敏感签到数据来训练推荐模型。虽然最近有一些研究探索了韧性和隐私保护POI推荐的设备框架,但它们无一例外地持有参数/梯度聚合和协作的模型同质性假设。然而,实际世界中的用户移动设备具有各种硬件配置(如计算资源),导致具有不同架构和大小的异构设备模型。考虑到这一点,我们提出了一种新颖的设备上POI推荐框架,即模型无关的协作学习,允许用户自定义自己的模型结构(例如,隐藏层的维数和数量)。为了克服设备上用户数据的稀疏性,我们提出了基于物理距离,类别级别偏好和社交网络的预选邻居协作。为了以高效且安全的方式获取来自上述选定邻居的知识,我们采用知识蒸馏框架和相互信息最大化。在MAC中,客户端仅分享预加载的参考数据集上的软决策,而非共享敏感的模型/梯度。为了过滤低质量的邻居,我们提出了两种采样策略,性能触发式采样和基于相似性的采样,以加速训练过程并获得最佳推荐器。此外,我们设计了两种新颖的方法来生成更有效的参考数据集,同时保护用户的隐私。

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