We study the recent emerging personalized federated learning (PFL) that aims at dealing with the challenging problem of Non-I.I.D. data in the federated learning (FL) setting. The key difference between PFL and conventional FL lies in the training target, of which the personalized models in PFL usually pursue a trade-off between personalization (i.e., usually from local models) and generalization (i.e., usually from the global model) on trained models. Conventional FL methods can hardly meet this target because of their both well-developed global and local models. The prevalent PFL approaches usually maintain a global model to guide the training process of local models and transfer a proper degree of generalization to them. However, the sole global model can only provide one direction of generalization and may even transfer negative effects to some local models when rich statistical diversity exists across multiple local datasets. Based on our observation, most real or synthetic data distributions usually tend to be clustered to some degree, of which we argue different directions of generalization can facilitate the PFL. In this paper, we propose a novel concept called clustered generalization to handle the challenge of statistical heterogeneity in FL. Specifically, we maintain multiple global (generalized) models in the server to associate with the corresponding amount of local model clusters in clients, and further formulate the PFL as a bi-level optimization problem that can be solved efficiently and robustly. We also conduct detailed theoretical analysis and provide the convergence guarantee for the smooth non-convex objectives. Experimental results on both synthetic and real datasets show that our approach surpasses the state-of-the-art by a significant margin.


翻译:我们研究了最近新出现的个人化联合会学习(PFL),其目的是处理非I.I.D.数据在联邦学习(FL)环境中的棘手问题。PFL和常规FL的关键区别在于培训目标,而PFL的个人化模式通常在个人化(通常来自当地模式)和一般化(通常来自全球模式)之间取舍(通常来自全球模式)之间取舍。常规FL方法由于全球和地方模式发展良好,很难达到这个目标。流行的非PFL方法通常维持一个全球模型,用以指导当地模型的平稳培训进程,并向其转移适当程度的通用化。然而,唯一的全球模型只能提供一个通用化方向,甚至可能在某些地方模型存在丰富的统计多样性(通常来自当地模式)和一般化(通常来自全球模式)之间进行权衡。根据我们的观察,大多数真实或合成数据分布往往会在一定程度上集中在一起,而我们则认为一般化的不同方向可以促进PFLFL。在这个文件中,我们建议一个创新的概念是,即,在高层次上,我们用多层次的分类化的分类化,我们用一个新的分类式的Floralalalalalalalalalalalalalalalalalalalalalal 来提出一个挑战。

0
下载
关闭预览

相关内容

多标签学习的新趋势(2020 Survey)
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月6日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2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
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17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
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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年9月24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
Arxiv
1+阅读 · 2021年8月24日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
17+阅读 · 2019年10月30日
One-Shot Federated Learning
Arxiv
9+阅读 · 2019年3月5日
VIP会员
相关VIP内容
多标签学习的新趋势(2020 Survey)
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月6日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2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
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
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
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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年9月24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
相关论文
Arxiv
1+阅读 · 2021年8月24日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
17+阅读 · 2019年10月30日
One-Shot Federated Learning
Arxiv
9+阅读 · 2019年3月5日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员