Federated learning (FL), a popular decentralized and privacy-preserving machine learning (FL) framework, has received extensive research attention in recent years. The majority of existing works focus on supervised learning (SL) problems where it is assumed that clients carry labeled datasets while the server has no data. However, in realistic scenarios, clients are often unable to label their data due to the lack of expertise and motivation while the server may host a small amount of labeled data. How to reasonably utilize the server labeled data and the clients' unlabeled data is thus of paramount practical importance. In this paper, we propose a new FL algorithm, called FedSEAL, to solve this Semi-Supervised Federated Learning (SSFL) problem. Our algorithm utilizes self-ensemble learning and complementary negative learning to enhance both the accuracy and the efficiency of clients' unsupervised learning on unlabeled data, and orchestrates the model training on both the server side and the clients' side. Our experimental results on Fashion-MNIST and CIFAR10 datasets in the SSFL setting validate the effectiveness of our method, which outperforms the state-of-the-art SSFL methods by a large margin.


翻译:联邦学习(FL)是一个普及的分散和保密的机器学习(FL)框架,近年来受到广泛的研究关注,现有工作大多侧重于监督学习(SL)问题,假设客户在服务器没有数据的情况下携带贴标签的数据集;然而,在现实情况下,由于缺乏专门知识和动机,客户往往无法将其数据贴上标签,而服务器可能存放少量标签数据;因此,如何合理利用服务器标签数据和客户未贴标签的数据具有至关重要的实际意义。我们在本文件中提议采用一个新的FDESEAL算法,即FDESEAL,以解决半超模版联邦学习(SSFL)问题。我们的算法利用自我集思广益学习和补充负面学习,以提高客户在未贴标签数据上进行不受监督的学习的准确性和效率,并在服务器和客户方面安排示范培训。我们在SSSFLFL设置的FA-MNIST和CIFAR10数据集中的实验结果验证了我们方法的有效性,该方法超越了SSFL的优势。

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