In Federated Learning (FL), a number of clients or devices collaborate to train a model without sharing their data. Models are optimized locally at each client and further communicated to a central hub for aggregation. While FL is an appealing decentralized training paradigm, heterogeneity among data from different clients can cause the local optimization to drift away from the global objective. In order to estimate and therefore remove this drift, variance reduction techniques have been incorporated into FL optimization recently. However, these approaches inaccurately estimate the clients' drift and ultimately fail to remove it properly. In this work, we propose an adaptive algorithm that accurately estimates drift across clients. In comparison to previous works, our approach necessitates less storage and communication bandwidth, as well as lower compute costs. Additionally, our proposed methodology induces stability by constraining the norm of estimates for client drift, making it more practical for large scale FL. Experimental findings demonstrate that the proposed algorithm converges significantly faster and achieves higher accuracy than the baselines across various FL benchmarks.


翻译:在联邦学习(FL)中,一些客户或装置合作培训一个模型,但没有分享数据。模型在本地每个客户优化,并被进一步传达到中央集成中心。虽然FL是一个颇具吸引力的分散化培训范式,但不同客户的数据差异性可能导致本地优化偏离全球目标。为了估计并因此消除这种漂移,最近已将减少差异的技术纳入FL优化。但这些方法不准确地估计客户的漂移,最终无法正确删除。在这项工作中,我们提出了一种适应性算法,准确估计客户之间漂移。与以往的工程相比,我们的方法需要减少存储和通信带宽,降低计算成本。此外,我们拟议的方法通过限制客户漂移的估计数规范,使其对大型FL更加实用,从而带来稳定性。实验结果显示,拟议的算法汇集速度大大加快,并实现高于各种FL基准基线的准确度。

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