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Enregistrement W4394804896 · doi:10.1109/tnse.2024.3386623

Privacy-Preserving Heterogeneous Personalized Federated Learning With Knowledge

2024· article· en· W4394804896 sur OpenAlex
Yanghe Pan, Zhou Su, Jianbing Ni, Yuntao Wang, Jinhao Zhou

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Network Science and Engineering · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePrivacy-Preserving Technologies in Data
Établissements canadiensQueen's University
Organismes subventionnairesFundamental Research Funds for the Central UniversitiesNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésComputer scienceInformation privacyFederated learningPrivacy protectionInternet privacyArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Personalized federated learning (PFL) has gained increasing attention due to its success in handling the statistical heterogeneity of participants' local data by building distinct local models for participants. However, existing PFL schemes require the identical architecture and size of participants' models, e.g., the same number of layers in convolutional neural networks (CNN). In addition, the growing privacy issues (e.g., local update leakage to the curious server in model aggregation) have not been resolved in PFL. The utilization of identical model architectures among participants reduces the cost of privacy attacks since only one uniform attack method is required to extract private information, exacerbating the privacy threat. This paper proposes a novel privacy-preserving PFL framework that supports heterogeneous model architectures and sizes in delivering personalized models for different participants. Specifically, we utilize participants' knowledge, i.e., the soft predictions of local models on a public dataset, to effectively identify participants with similar data distributions regardless of the specific model architectures used. Based on the participants' knowledge, and their computing and storage capabilities, we employ the affinity propagation (AP) algorithm to implement a multi-level participant clustering mechanism for enabling heterogeneous PFL. Since knowledge is independent of original data, it is considered privacy-preserving during the clustering process. We also devise the ring aggregation algorithm to guarantee participants' privacy during the federated training process. In this way, each participant benefits from other participants with similar data distributions privately and obtains a satisfying personalized model. Furthermore, the cross-cluster knowledge transfer method boosts the personalization performance of weak participants. Sufficient theoretical analyses prove the effectiveness and privacy-preserving capacity of the proposed scheme. Extensive experiments on three benchmark datasets also demonstrate the superiority of our proposed scheme in various settings while maintaining privacy protection, outperforming other state-of-the-art schemes.

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.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesCommunication savante
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,914
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,003
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0050,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,240
Écart entre enseignants0,224 · 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