Federated learning is promising for its capability to collaboratively train models with multiple clients without accessing their data, but vulnerable when clients' data distributions diverge from each other. This divergence further leads to a dilemma: "Should we prioritize the learned model's generic performance (for future use at the server) or its personalized performance (for each client)?" These two, seemingly competing goals have divided the community to focus on one or the other, yet in this paper we show that it is possible to approach both at the same time. Concretely, we propose a novel federated learning framework that explicitly decouples a model's dual duties with two prediction tasks. On the one hand, we introduce a family of losses that are robust to non-identical class distributions, enabling clients to train a generic predictor with a consistent objective across them. On the other hand, we formulate the personalized predictor as a lightweight adaptive module that is learned to minimize each client's empirical risk on top of the generic predictor. With this two-loss, two-predictor framework which we name Federated Robust Decoupling (Fed-RoD), the learned model can simultaneously achieve state-of-the-art generic and personalized performance, essentially bridging the two tasks.


翻译:与多个客户合作培训模型,而没有获得数据,联邦学习是很有希望的,但当客户的数据分配彼此不同时,它很脆弱。这种差异进一步导致进退两难:“我们是否应当优先考虑所学模型的一般性能(供服务器今后使用)或其个人化性能(供每个客户使用)?”这两个似乎相互竞争的目标使社区无法集中关注一个或另一个,但在本文件中,我们表明可以同时处理这两个问题。具体地说,我们提议了一个新的联合学习框架,明确将一个模型的双重任务与两个预测任务区分开来。一方面,我们引入了一套对非同级性性级性能分布具有强力的损失,使客户能够培训通用性预测员,并具有连贯一致的目标。另一方面,我们将个人化预测器设计成一个轻量的适应模块,在通用预测器之外最大限度地减少每个客户的经验风险。具体地说,我们提出了一个双重损失,即两个先入计的框架,我们称之为Freed Roust Decoupling(Fed-RoD),基本上可以同时完成两种个人性化的工作。

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