Digital Twin Enhanced Federated Reinforcement Learning With Lightweight Knowledge Distillation in Mobile Networks
Notice bibliographique
Résumé
The high-speed mobile networks offer great potentials to many future intelligent applications, such as autonomous vehicles in smart transportation systems. Such networks provide the possibility to interconnect mobile devices to achieve fast knowledge sharing for efficient collaborative learning and operations, especially with the help of distributed machine learning, e.g., Federated Learning (FL), and modern digital technologies, e.g., Digital Twin (DT) systems. Typically, FL requires a fixed group of participants that have Independent and Identically Distributed (IID) data for accurate and stable model training, which is highly unlikely in real-world mobile network scenarios. In this paper, in order to facilitate the lightweight model training and real-time processing in high-speed mobile networks, we design and introduce an end-edge-cloud structured three-layer Federated Reinforcement Learning (FRL) framework, incorporated with an edge-cloud structured DT system. A dual-Reinforcement Learning (dual-RL) scheme is devised to support optimizations of client node selection and global aggregation frequency during FL via a cooperative decision-making strategy, which is assisted by a two-layer DT system deployed in the edge-cloud for real-time monitoring of mobile devices and environment changes. A model pruning and federated bidirectional distillation (Bi-distillation) mechanism is then developed locally for the lightweight model training, while a model splitting scheme with a lightweight data augmentation mechanism is developed globally to separately optimize the aggregation weights based on a splitted neural network structure (i.e., the encoder and classifier) in a more targeted manner, which can work together to effectively reduce the overall communication cost and improve the non-IID problem. Experiment and evaluation results compared with three baseline methods using two different real-world datasets demonstrate the usefulness and outstanding performance of our proposed FRL model in communication-efficient model training and non-IID issue alleviation for high-speed mobile network scenarios.
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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 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 ».