Energy Efficient and Differentially Private Federated Learning via a Piggyback Approach
Notice bibliographique
Résumé
This artilce aims to develop a differential private federated learning (FL) scheme with the least artificial noises added while minimizing the energy consumption of participating mobile devices. By observing that some communication efficient FL approaches and even the nature of wireless communications contribute to the differential privacy (DP) preservation of training data on mobile devices, in this paper, we propose to jointly leverage gradient compression techniques (i.e., gradient quantization and sparsification) and additive white Gaussian noises (AWGN) in wireless channels to develop a piggyback DP approach for FL over mobile devices. Even with the piggyback DP approach, information distortion caused by gradient compression and noise perturbation may slow down FL convergence, which in turn consumes more energy of mobile devices for local computing and model update communications. Thus, we theoretically analyze FL convergence and formulate an energy efficient FL optimization under piggyback DP, transmission power, and FL convergence constraints. Furthermore, we propose an efficient iterative algorithm where closed-form solutions for artificial DP noise and power control are derived. Extensive simulation and experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed scheme in terms of energy efficiency and privacy preservation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,005 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».