Precision‐Weighted Federated Learning
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Federated learning (FL) using the federated averaging (FedAvg) algorithm has shown great advantages for large‐scale applications that rely on collaborative learning, especially when the training data is either unbalanced or inaccessible due to privacy constraints. We hypothesize that FedAvg underestimates the full extent of heterogeneity of data when the aggregation is performed. We propose Precision‐Weighted Federated Learning (PW) a novel algorithm that takes into account the second raw moment (uncentered variance) of the stochastic gradient when computing the weighted average of the parameters of independent models trained in a FL setting. With PW, we address the communication and statistical challenges for the training of distributed models with private data and provide an alternate averaging scheme that leverages the heterogeneity of the data when it has a large diversity of features in its composition. Our method was evaluated using three standard image classification datasets (MNIST, Fashion‐MNIST, and CIFAR) under two different data partitioning strategies: independent and identically distributed (IID), and nonidentical and nonindependent (non‐IID). These experiments were designed to measure the performance and efficiency of our method in resource‐constrained environments, such as mobile and IoT devices. The experimental results demonstrate that we can obtain a good balance between computational efficiency and convergence rates with PW. Our performance evaluations show better predictions with MNIST, with Fashion‐MNIST, and with CIFAR‐10 in the non‐IID setting. Further reliability evaluations ratify the stability in our method by reaching a 99% reliability index with IID partitions and 96% with non‐IID partitions. In addition, we obtained a speedup on Fashion‐MNIST with only 10 clients and up to with 100 clients participating in the aggregation concurrently per communication round. Overall, PW demonstrates improved stability and accuracy with increasing batch sizes, and it benefits significantly from lower learning rates and longer local training, compared to FedAvg and FedProx. The results indicate that PW is an effective and faster alternative approach for aggregating model updates derived from private data, especially in domains where data is highly heterogeneous.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,013 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».