Conventional frequentist learning, as assumed by existing federated learning protocols, is limited in its ability to quantify uncertainty, incorporate prior knowledge, guide active learning, and enable continual learning. Bayesian learning provides a principled approach to address all these limitations, at the cost of an increase in computational complexity. This paper studies distributed Bayesian learning in a wireless data center setting encompassing a central server and multiple distributed workers. Prior work on wireless distributed learning has focused exclusively on frequentist learning, and has introduced the idea of leveraging uncoded transmission to enable "over-the-air" computing. Unlike frequentist learning, Bayesian learning aims at evaluating approximations or samples from a global posterior distribution in the model parameter space. This work investigates for the first time the design of distributed one-shot, or "embarrassingly parallel", Bayesian learning protocols in wireless data centers via consensus Monte Carlo (CMC). Uncoded transmission is introduced not only as a way to implement "over-the-air" computing, but also as a mechanism to deploy channel-driven MC sampling: Rather than treating channel noise as a nuisance to be mitigated, channel-driven sampling utilizes channel noise as an integral part of the MC sampling process. A simple wireless CMC scheme is first proposed that is asymptotically optimal under Gaussian local posteriors. Then, for arbitrary local posteriors, a variational optimization strategy is introduced. Simulation results demonstrate that, if properly accounted for, channel noise can indeed contribute to MC sampling and does not necessarily decrease the accuracy level.


翻译:现有联邦学习协议所假设的常规常年学习,其量化不确定性、吸收先前知识、指导积极学习和不断学习的能力有限。 巴伊西亚学习以计算复杂性的增加为代价,提供了解决所有这些限制的原则性方法。本文研究将巴伊西亚学习分散在一个无线数据中心,由中央服务器和多分布工人组成。无线分布式学习先前的工作完全侧重于常年学习,并引入了利用未编码传输实现“超空”计算的想法。与常年学习不同,巴伊西亚学习旨在从模型参数空间的全球精确分布中正确计算近似或样本。这项工作首次调查了分发的一发或“平行”的图像设计,通过共识蒙特卡洛(CMC)在无线数据中心中传播拜伊斯学习协议。 引入了无编码传输不仅作为实施“超空”计算的一种方法,而且作为部署频道驱动的监控取样的一种机制:而不是将频道噪音作为正确核算的准确的直径分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式分布式学习,而不是在模型中,通过一个最佳的循环浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式浏览式取样器系统,而将开始采用一个完整的取样式取样制成一个拟议系统,而将采用一个整体式取样式取样式取样制制成一个整体式取样制制成一个比例。

0
下载
关闭预览

相关内容

【图与几何深度学习】Graph and geometric deep learning,49页ppt
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
数据科学导论,54页ppt,Introduction to Data Science
专知会员服务
41+阅读 · 2020年7月27日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1日
计算机 | IUI 2020等国际会议信息4条
Call4Papers
6+阅读 · 2019年6月17日
计算机 | ICDE 2020等国际会议信息8条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年5月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
计算机类 | 低难度国际会议信息6条
Call4Papers
6+阅读 · 2019年4月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | 国际会议信息10条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月18日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
计算机类 | 11月截稿会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年10月14日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Covert Channel Attack to Federated Learning Systems
Arxiv
0+阅读 · 2021年4月21日
A Survey of Deep Learning for Scientific Discovery
Arxiv
29+阅读 · 2020年3月26日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
VIP会员
相关资讯
计算机 | IUI 2020等国际会议信息4条
Call4Papers
6+阅读 · 2019年6月17日
计算机 | ICDE 2020等国际会议信息8条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年5月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
计算机类 | 低难度国际会议信息6条
Call4Papers
6+阅读 · 2019年4月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | 国际会议信息10条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月18日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
计算机类 | 11月截稿会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年10月14日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员