Federated learning is a distributed machine learning paradigm, which aims to train a model using the local data of many distributed clients. A key challenge in federated learning is that the data samples across the clients may not be identically distributed. To address this challenge, personalized federated learning with the goal of tailoring the learned model to the data distribution of every individual client has been proposed. In this paper, we focus on this problem and propose a novel personalized Federated Learning scheme based on Optimal Transport (FedOT) as a learning algorithm that learns the optimal transport maps for transferring data points to a common distribution as well as the prediction model under the applied transport map. To formulate the FedOT problem, we extend the standard optimal transport task between two probability distributions to multi-marginal optimal transport problems with the goal of transporting samples from multiple distributions to a common probability domain. We then leverage the results on multi-marginal optimal transport problems to formulate FedOT as a min-max optimization problem and analyze its generalization and optimization properties. We discuss the results of several numerical experiments to evaluate the performance of FedOT under heterogeneous data distributions in federated learning problems.


翻译:联邦学习是一种分布式的机器学习模式,目的是用许多分布式客户的当地数据来培训一个模型。联邦学习的一个关键挑战是,客户的数据样本可能不会同样分布。为了应对这一挑战,提出了个性化联合会学习,目的是根据每个客户的数据分布量调整学习模式;在本文件中,我们着重这一问题,并提议一个基于最佳交通的新型个性化联邦学习计划,作为学习算法,学习将数据点传送到共同分布点的最佳运输图以及应用运输图下的预测模型。为了制定FEDOT问题,我们把标准的最佳运输任务从两种概率分布扩大到多边的最佳运输问题,目的是将样品从多种分布到共同概率领域运输。然后,我们利用多边际最佳运输问题的结果,将FEDOT作为一种微量优化问题,分析其一般化和优化特性。我们讨论了几个数字实验的结果,以评价FEDOT在联邦化数据分布过程中的复杂数据分布状况。学习问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
69+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
30+阅读 · 2021年6月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
89+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
98+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
15+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Optimal precision for GANs
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月21日
Advances and Open Problems in Federated Learning
Arxiv
17+阅读 · 2019年12月10日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
69+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
30+阅读 · 2021年6月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
89+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
98+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
15+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员