Federated Item Response Models: A Gradient-driven Privacy-preserving Framework for Distributed Psychometric Estimation
Notice bibliographique
Résumé
Item Response Theory (IRT) models are widely used to estimate respondents' latent abilities and calibrate item difficulty. Traditional IRT estimation typically requires centralizing all raw responses, raising privacy and governance concerns. We introduce Federated Item Response Theory (FedIRT), a framework that enables distributed calibration of standard IRT models without transferring individual-level data, thereby preserving confidentiality while retaining statistical efficiency. To provide formal protection, we further develop FedIRT-DP, a user-level differentially private extension. Each site computes per-student gradients, clips them to a fixed norm, and shares only masked sums; the server adds calibrated Gaussian noise and performs MAP updates. This yields an auditable $(\varepsilon,δ)$ guarantee at the student level and a single, tunable privacy-utility trade-off via the clipping bound and noise scale. The same mechanism improves robustness to extreme response rows (e.g., all-zeros/ones). Across simulations, FedIRT matches the accuracy of centralized estimators from popular $\texttt{R}$ packages while avoiding data pooling; FedIRT-DP achieves comparable accuracy under stronger privacy and exhibits superior robustness to contamination. An empirical study on a real exam dataset demonstrates practical viability and consistent item and site-effect estimates. To facilitate adoption, we release an open-source $\texttt{R}$ package, $\texttt{FedIRT}$, implementing the two-parameter logistic (2PL) and partial credit models (PCM) with federated and differentially private training.
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 | 0,031 | 0,102 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,004 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,008 | 0,009 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,005 |
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 ».