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Enregistrement W4415179219 · doi:10.1109/tsc.2025.3621606

Adaptive UAV-Assisted Hierarchical Federated Learning: Optimizing Energy, Latency, and Resilience for Dynamic Smart IoT

2025· article· en· W4415179219 sur OpenAlexaff
Xiaohong Yang, Minghui Liwang, Liqun Fu, Yuhan Su, Seyyedali Hosseinalipour, Xianbin Wang, Yiguang Hong

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Services Computing · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePrivacy-Preserving Technologies in Data
Établissements canadiensWestern University
Organismes subventionnairesDivision of Electrical, Communications and Cyber SystemsNational Natural Science Foundation of ChinaChinese Academy of EngineeringNational Science Foundation
Mots-clésFederated learningResilience (materials science)Fog computingNews aggregatorBandwidth (computing)Greedy algorithmDroneData aggregator

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Hierarchical Federated Learning (HFL) extends conventional Federated Learning (FL) by introducing intermedi ate aggregation layers, enabling distributed learning in geograph ically dispersed environments, particularly relevant for smart IoT systems, such as remote monitoring and battlefield operations, where cellular connectivity is limited. In these scenarios, UAVs serve as mobile aggregators, dynamically connecting terrestrial IoT devices. This paper investigates an HFL architecture with energy-constrained, dynamically deployed UAVs prone to communication disruptions. We propose a novel approach to minimize global training costs by formulating a joint optimization problem that integrates learning configuration, bandwidth allocation, and device-to-UAV association, ensuring timely global aggregation before UAV disconnections and redeployments. The problem accounts for dynamic IoT devices and intermittent UAV con nectivity and is NP-hard. To tackle this, we decompose it into three subproblems: (i) optimizing learning configuration and bandwidth allocation via an augmented Lagrangian to reduce training costs; (ii) introducing a device fitness score based on data heterogeneity (via Kullback-Leibler divergence), device-to UAV proximity, and computational resources, using a TD3-based algorithm for adaptive device-to-UAV assignment; (iii) developing a low-complexity two-stage greedy strategy for UAV redeployment and global aggregator selection, ensuring efficient aggregation despite UAV disconnections. Experiments on diverse real-world datasets validate the approach, demonstrating cost reduction and robust performance under communication disruptions.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
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: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
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 Opus0,016
Tête enseignante GPT0,269
Écart entre enseignants0,252 · 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
GenreEmpirique

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

En bref

Citations4
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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