Semi-Supervised Learning (SSL) has received extensive attention in the domain of computer vision, leading to development of promising approaches such as FixMatch. In scenarios where training data is decentralized and resides on client devices, SSL must be integrated with privacy-aware training techniques such as Federated Learning. We consider the problem of federated image classification and study the performance and privacy challenges with existing federated SSL (FSSL) approaches. Firstly, we note that even state-of-the-art FSSL algorithms can trivially compromise client privacy and other real-world constraints such as client statelessness and communication cost. Secondly, we observe that it is challenging to integrate EMA (Exponential Moving Average) updates into the federated setting, which comes at a trade-off between performance and communication cost. We propose a novel approach FedSwitch, that improves privacy as well as generalization performance through Exponential Moving Average (EMA) updates. FedSwitch utilizes a federated semi-supervised teacher-student EMA framework with two features - local teacher adaptation and adaptive switching between teacher and student for pseudo-label generation. Our proposed approach outperforms the state-of-the-art on federated image classification, can be adapted to real-world constraints, and achieves good generalization performance with minimal communication cost overhead.


翻译:半封闭式学习(SSL)在计算机愿景领域得到了广泛的关注,导致开发了具有前景的方法,如FixMatch。在培训数据分散化并包含在客户设备上的情况下,SSL必须纳入隐私意识培训技术,如Federal Learning。我们考虑联邦化图像分类问题,研究现有联邦化SSL(FSL)方法带来的绩效和隐私挑战。首先,我们注意到,即使是最先进的FSSL算法也可能轻描淡写地损害客户隐私和其他现实世界制约因素,如客户无国籍和通信成本。第二,我们发现将EMA(Expentalmovement Amerage)更新纳入联邦化环境具有挑战性,这是在业绩和通信成本之间取舍的权衡。我们提出了新的FedSwitch方法,通过上市平均移动(EMA)更新来改善隐私和总体绩效。FedSwitch利用一个半封闭式教师-学生学生在线测试框架,其两个特征是:当地教师适应和在教师与学生之间适应性地转换成本,使教师和学生之间实现实际成本转换,从而实现真实的高级标签格式的升级。我们提议可以改进世界形象。

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