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Enregistrement W7132869902

Distributed Optimization Algorithms with Improved Efficiency, Reliability, and Privacy Preservation

2025· dissertation· W7132869902 sur OpenAlexfundno aff
Shahrzad Kianidehkordi

Notice bibliographique

RevueTSpace · 2025
Typedissertation
Langue
DomaineComputer Science
ThématiqueStochastic Gradient Optimization Techniques
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesRIKENVector InstituteNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaMitacs
Mots-clésDifferential privacyRandomnessComputationDistributed learningDistributed algorithmSecure multi-party computationPopularityCryptographyInformation privacy
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

With machine learning growing in popularity and relying more on big data and large-scale computations, the demand for distributed computing has continuously increased. This thesis is motivated by the challenges that have emerged as a result of this demand. The first challenge is the spread of computations across multiple processing nodes with varying and unpredictable speeds, leading to per-node delays, known as "straggler" issues. The second challenge is the result of data contribution from sources with diverse privacy requirements, making the development of equitable privacy-preserving approaches for data usage more complex. Motivated by these challenges, the following three research themes form the main contributions of this thesis. In the first research theme, we incorporate approximation techniques to develop a more efficient coded distributed computing (CDC) approach for mitigating straggler issues. CDC relies on error correction codes to introduce "coded" redundant tasks that are not pure replicas of the original ones. Progress in CDC has mainly focused on the realization of exact computation recovery once a sufficient number of nodes complete their tasks. However, many computational problems involve randomness and are, therefore, naturally tolerant of inexact results. In the thesis, we develop rate-distortion analogs for CDC and design "approximated" CDC schemes in which there are multiple stages of inexact recovery en route to exact recovery. As we will see in the thesis, our schemes help accelerate computation recovery by balancing between accuracy and speed. In the second and third themes, we incorporate privacy guarantees via differential privacy (DP) to develop new distributed learning methods that are tailored to the varying privacy requirements of participating nodes. Differentially-private federated learning (DP-FL) is an emerging distributed learning framework that enables nodes to collaboratively train a shared model while anonymizing their local data. Progress on DP-FL has mainly relied on implicit assumptions that nodes share the same level of trust with all other participants, have equal privacy constraints, and have fixed incentives to collaborate over time (learning iterations). In the second theme, we extend DP-FL to reflect a setting with multiple, potentially overlapping groups of nodes with varying intra- vs. inter-group levels of trust and analyze how we can control privacy leakage propagation across groups. In the third theme, we show that time variation of the standard DP-FL parameters can improve utility while adhering to personalized privacy constraints. In the thesis, we show our contributions to these two themes, which help incentivize greater participation and enhance participant equity.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,014
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 enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,014
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0020,003
Intégrité de la recherche0,0010,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,016
Tête enseignante GPT0,295
Écart entre enseignants0,279 · 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
Publié2025
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