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Enregistrement W7045262935

Bayesian Federated Learning in Predictive Space

2023· dissertation· en· W7045262935 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueUWSpace (University of Waterloo) · 2023
Typedissertation
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePrivacy-Preserving Technologies in Data
Établissements canadiensBlackberry (Canada)
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBayesian probabilityConstraint (computer-aided design)Aggregate (composite)Training setEnhanced Data Rates for GSM EvolutionBayesian inferenceSpace (punctuation)Federated learning
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Federated Learning (FL) involves training a model over a dataset distributed among clients, with the constraint that each client's data is private. This paradigm is useful in settings where different entities own different training points, such as when training on data stored on multiple edge devices. Within this setting, small and noisy datasets are common, which highlights the need for well-calibrated models which are able to represent the uncertainty in their predictions. Alongside this, two other important goals for a practical FL algorithm are 1) that it has low communication costs, operating over only a few rounds of communication, and 2) that it achieves good performance when client datasets are distributed differently from each other (are heterogeneous). Among existing FL techniques, the closest to achieving such goals include Bayesian FL methods which collect parameter samples from local posteriors, and aggregate them to approximate the global posterior. These provide uncertainty estimates, more naturally handle data heterogeneity owing to their Bayesian nature, and can operate in a single round of communication. Of these techniques, many make inaccurate approximations to the high-dimensional posterior over parameters which in turn negatively effects their uncertainty estimates. A Bayesian technique known as the ``Bayesian Committee Machine" (BCM), originally introduced outside the FL context, remedies some of these issues by aggregating the Bayesian posteriors in the lower dimensional predictive space instead. \n \nThe BCM, in its original form, is impractical for FL due to requiring a large ensemble for inference. We first argue that it is well-suited for heterogeneous FL, then propose a modification to the BCM algorithm, involving distillation, to make it practical for FL. We demonstrate that this modified method outperforms other techniques as heterogeneity increases. We then demonstrate theoretical issues with the calibration of the BCM, namely that it is systematically overconfident. We remedy this by proposing β-Predictive Bayes, a Bayesian FL algorithm which performs a modified aggregation of the local predictive posteriors, using a tunable parameter β. β is tuned to improve the global model's calibration, before it is distilled. We empirically evaluate this method on a number of regression and classification datasets to demonstrate that it generally better calibrated than other baselines, over a range of heterogeneous data partitions.

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)0,006
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,022
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 enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,033

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0060,022
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0030,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0030,005
Science ouverte0,0040,004
Intégrité de la recherche0,0030,005
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,013
Tête enseignante GPT0,221
Écart entre enseignants0,207 · 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

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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