論文の概要: Personalized Semi-Supervised Federated Learning for Human Activity
Recognition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.08094v2
- Date: Mon, 19 Apr 2021 12:56:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-04-24 15:08:22.468305
- Title: Personalized Semi-Supervised Federated Learning for Human Activity
Recognition
- Title（参考訳）: 個人化半監督型フェデレーション学習による人間活動認識
- Authors: Claudio Bettini, Gabriele Civitarese, Riccardo Presotto
- Abstract要約: 人間活動認識のための新しいハイブリッド手法であるFedHARを提案する。
FedHARは半教師付きとフェデレーション学習を組み合わせたものです。
我々は、FedHARが最新のFL監督アプローチに類似した認識率とパーソナライゼーション能力に達することを示しています。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9014535120129343
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The most effective data-driven methods for human activities recognition (HAR)
are based on supervised learning applied to the continuous stream of sensors
data. However, these methods perform well on restricted sets of activities in
domains for which there is a fully labeled dataset. It is still a challenge to
cope with the intra- and inter-variability of activity execution among
different subjects in large scale real world deployment. Semi-supervised
learning approaches for HAR have been proposed to address the challenge of
acquiring the large amount of labeled data that is necessary in realistic
settings. However, their centralised architecture incurs in the scalability and
privacy problems when the process involves a large number of users. Federated
Learning (FL) is a promising paradigm to address these problems. However, the
FL methods that have been proposed for HAR assume that the participating users
can always obtain labels to train their local models. In this work, we propose
FedHAR: a novel hybrid method for HAR that combines semi-supervised and
federated learning. Indeed, FedHAR combines active learning and label
propagation to semi-automatically annotate the local streams of unlabeled
sensor data, and it relies on FL to build a global activity model in a scalable
and privacy-aware fashion. FedHAR also includes a transfer learning strategy to
personalize the global model on each user. We evaluated our method on two
public datasets, showing that FedHAR reaches recognition rates and
personalization capabilities similar to state-of-the-art FL supervised
approaches. As a major advantage, FedHAR only requires a very limited number of
annotated data to populate a pre-trained model and a small number of active
learning questions that quickly decrease while using the system, leading to an
effective and scalable solution for the data scarcity problem of HAR.
- Abstract（参考訳）: ヒューマンアクティビティ認識(har)のための最も効果的なデータ駆動手法は、センサデータの連続ストリームに適用された教師あり学習に基づいている。
しかし、これらのメソッドは、完全にラベル付きデータセットがあるドメイン内の制限されたアクティビティセットでうまく機能する。
大規模実世界展開における異なる被験者間の活動実行の多種間および異種間性に対処することは依然として課題である。
harの半教師付き学習アプローチは、現実的な設定に必要な大量のラベル付きデータを取得するという課題に対処するために提案されている。
しかしながら、彼らの集中型アーキテクチャは、多数のユーザを含むプロセスにおいてスケーラビリティとプライバシの問題を引き起こします。
フェデレートラーニング(FL)はこれらの問題を解決するための有望なパラダイムです。
しかし、HARのために提案されたFL手法は、参加するユーザが常にローカルモデルをトレーニングするためのラベルを取得できると仮定する。
本稿では,半教師付き学習とフェデレーション学習を組み合わせたHARの新しいハイブリッド手法であるFedHARを提案する。
実際、feedharはアクティブな学習とラベルの伝達を組み合わせることで、ラベルのないセンサーデータのローカルストリームを半自動的に注釈付けし、スケーラブルでプライバシを意識した方法でグローバルなアクティビティモデルを構築するためにflに依存しています。
FedHARには、グローバルモデルをユーザ毎にパーソナライズするトランスファー学習戦略も含まれている。
提案手法を2つの公開データセット上で評価した結果,FedHARが認識率とパーソナライズ能力に到達したことを示す。
大きな利点として、FedHARは、事前訓練されたモデルに適応するために、非常に限られた数のアノテートデータと、システムの使用中に急速に減少する少数のアクティブな学習質問しか必要とせず、HARのデータ不足問題に対する効果的でスケーラブルなソリューションへと繋がる。
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