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Enregistrement W4396594862 · doi:10.1109/jiot.2024.3396217

Communication-Efficient and Privacy-Preserving Aggregation in Federated Learning With Adaptability

2024· article· en· W4396594862 sur OpenAlexaff
Xuehua Sun, Xianguang Kong, Liang Xue, Lang He, Lin Ying

Notice bibliographique

RevueIEEE Internet of Things Journal · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePrivacy-Preserving Technologies in Data
Établissements canadiensUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesKey Research and Development Projects of Shaanxi ProvinceNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésComputer scienceDifferential privacyData aggregatorAdaptabilityOverhead (engineering)Information privacyArtificial noiseQuantization (signal processing)Redundancy (engineering)Coding (social sciences)Distributed computingComputer networkData miningAlgorithmComputer securityChannel (broadcasting)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Federated Learning (FL) aims to protect data privacy while aggregating models. Existing works rarely focus simultaneously on the three issues of communication efficiency, privacy, and utility, which are the three main challenges facing FL. Specifically, sensitive information about the training data can still be inferred from the model parameters shared in FL. In recent years, Differential Privacy (DP) has been applied in FL to protect data privacy. The challenge of implementing DP in FL lies in the detrimental impact of differential privacy noise on model accuracy. The DP noise affects the convergence of the model, leading to additional communication overhead. Moreover, considering the inherently high communication costs of FL, FL process can be inefficient or even infeasible. In view of these, we propose a novel Differentially Private Federated Learning (DPFL) scheme named Adap-FedITK, which aims to achieve low communication overhead and high model accuracy while guaranteeing client-level DP. Specifically, we dynamically adjust the gradient clipping threshold for different clients in each round, based on the heterogeneity of gradients. This approach aims to mitigate the negative impact of DP and achieve a privacy-utility trade-off. To alleviate the high communication overhead problem in FL, we introduce an improved Top-k algorithm, which utilizes sparsity and quantization to compress the model eliminates communication redundancy, and it also integrates coding techniques to further reduce communication. Extensive experimental results demonstrate that our method achieves the privacy-utility trade-off and improves communication efficiency while ensuring client-level DPFL.

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)0,012
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,023

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,005
Science ouverte0,0030,004
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,021
Tête enseignante GPT0,269
Écart entre enseignants0,247 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations15
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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