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Enregistrement W3183740574 · doi:10.1111/coin.70150

Precision‐Weighted Federated Learning

2025· article· en· W3183740574 sur OpenAlexafffund
Jonatan Reyes, Lisa Di-Jorio, Cécile Low‐Kam, Marta Kersten‐Oertel

Notice bibliographique

RevueComputational Intelligence · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePrivacy-Preserving Technologies in Data
Établissements canadiensCybernet Systems Corporation (Canada)Concordia University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésMNIST databaseComputer scienceSpeedupStability (learning theory)Reliability (semiconductor)Federated learningVariance (accounting)Artificial intelligenceMachine learningScheme (mathematics)Convergence (economics)Index (typography)Data miningDeep learningMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,013
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,013
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,036
Tête enseignante GPT0,321
Écart entre enseignants0,285 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations11
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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