一种联邦学习中的公平资源分配方案

摘要：

联邦学习(federated learning,FL)是一种可用于解决数据孤岛问题的分布式机器学习框架,多个参与方在保持数据本地私有的情况下协作训练一个共同模型.但是,传统的联邦学习没有考虑公平性的问题,在实际场景中,参与者之间的数据具有高度异构和数据量差距较大的特点,常规的聚合操作会不经意地偏向一些设备,使得最终聚合模型在不同参与者数据上的准确率表现出较大差距.针对这一问题,提出了 一种有效的公平算法,称为α-FedAvg.它可以使聚合模型更公平,即其在所有参与者本地数据上的准确率分布更均衡.同时,给出了确定参数α的方法,能够在尽可能保证聚合模型性能的情况下提升其公平性.最后,在MNIST和CIFAR-10数据集上进行了实验和性能分析,并在多个数据集上与其他3种公平方案进行了对比.实验结果表明:相较于已有算法,所提方案在公平性和有效性上达到了更好的平衡.

关键词：联邦学习、公平性、有效性、权衡、资源分配

所属期刊栏目：59

分类号：TP181(自动化基础理论)

资助基金：国家自然科学基金;陕西省重点研发计划项目

在线出版日期：2022-06-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：1240-1254