Privacy-Preserving Genomic Analysis via PSO-Driven Federated Learning on Blockchain
Notice bibliographique
Résumé
Federated learning, a distributed machine learning method, trains statistical models over remote devices or servers with local data, without exchanging data samples. It preserves patient data securely behind hospital firewalls, sharing only anonymous model parameters, enhancing privacy and security. This innovative approach exchanges only untraceable learned feature representations. This study introduces a new federated learning framework an innovative aggregation methods based on Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm for breast cancer prognosis. To safeguard patient data privacy, a privacy mechanism is implemented at the user's end. By utilizing the federated learning model, they've addressed the data scarcity problem, leading to improved accuracy in breast cancer progno-sis. Federated learning, as mentioned earlier, protects personal data by sending model parameters to agents instead of raw data to a central node, keeping data localized. However, the risk of malicious nodes injecting fake data into the global model is a concern. To address this, we need a verification mechanism to authenticate senders and their training data while preserving data privacy. We use zero-knowledge proof (ZKP) for verification without exposing raw data for this part. At the outset of the federated learning process, each client computes the Merkle tree root hash of their local training data and submits it to the federated learning contract for participation. In subsequent training rounds, the client's compiler checks the integrity of their data by comparing the Merkle tree root hash to the initial one. If they match, a trace file is generated and sent for proof generation, verification, fact creation, and registration. Leveraging the TCGAbiolinks package, we conducted experiments demonstrating the effectiveness of our approach with real data. Learner clients enhance their local models using a PSO algorithm, achieving remarkable results in binary classification tasks with 400 features while preserving patient data privacy via ZKP integration. Our framework reaches 97% accuracy with eight clients, compared to a comparable system's 82%, highlighting its practical applicability and efficiency in real-world scenarios, particularly when dealing with larger numbers of participants.
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 | 0,003 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 ».