Federated Learning (FL) has emerged as a prominent alternative to the traditional centralized learning approach. Generally speaking, FL is a decentralized approach that allows for collaborative training of Machine Learning (ML) models across multiple local nodes, ensuring data privacy and security while leveraging diverse datasets. Conventional FL, however, is susceptible to gradient inversion attacks, restrictively enforces a uniform architecture on local models, and suffers from model heterogeneity (model drift) due to non-IID local datasets. To mitigate some of these challenges, the new paradigm of Federated Knowledge Distillation (FKD) has emerged. FDK is developed based on the concept of Knowledge Distillation (KD), which involves extraction and transfer of a large and well-trained teacher model's knowledge to lightweight student models. FKD, however, still faces the model drift issue. Intuitively speaking, not all knowledge is universally beneficial due to the inherent diversity of data among local nodes. This calls for innovative mechanisms to evaluate the relevance and effectiveness of each client's knowledge for others, to prevent propagation of adverse knowledge. In this context, the paper proposes Effective Knowledge Fusion (KnFu) algorithm that evaluates knowledge of local models to only fuse semantic neighbors' effective knowledge for each client. The KnFu is a personalized effective knowledge fusion scheme for each client, that analyzes effectiveness of different local models' knowledge prior to the aggregation phase. Comprehensive experiments were performed on MNIST and CIFAR10 datasets illustrating effectiveness of the proposed KnFu in comparison to its state-of-the-art counterparts. A key conclusion of the work is that in scenarios with large and highly heterogeneous local datasets, local training could be preferable to knowledge fusion-based solutions.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

通过学习、实践或探索所获得的认识、判断或技能。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月26日
Arxiv
26+阅读 · 2024年2月9日
Arxiv
16+阅读 · 2023年6月6日
Arxiv
58+阅读 · 2021年5月3日
Deep Face Recognition: A Survey
Arxiv
18+阅读 · 2019年2月12日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月26日
Arxiv
26+阅读 · 2024年2月9日
Arxiv
16+阅读 · 2023年6月6日
Arxiv
58+阅读 · 2021年5月3日
Deep Face Recognition: A Survey
Arxiv
18+阅读 · 2019年2月12日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员