論文の概要: Clustered Sampling: Low-Variance and Improved Representativity for
Clients Selection in Federated Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.05883v1
- Date: Wed, 12 May 2021 18:19:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-05-14 14:09:36.037225
- Title: Clustered Sampling: Low-Variance and Improved Representativity for
Clients Selection in Federated Learning
- Title（参考訳）: クラスタ化サンプリング:フェデレートラーニングにおけるクライアント選択の低分散化と表現性の向上
- Authors: Yann Fraboni, Richard Vidal, Laetitia Kameni, Marco Lorenzi
- Abstract要約: 本研究は,フェデレートラーニング(FL)におけるサーバとクライアント間の通信を最適化する問題に対処する。
FLの現在のサンプリングアプローチは、サーバクライアントの通信とトレーニングの安定性の観点から、偏見または不最適のいずれかです。
クラスタ化サンプリングがクライアントの表現性の向上とFLにおけるクライアント集約重みの分散の低減につながることを証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.530678016396477
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This work addresses the problem of optimizing communications between server
and clients in federated learning (FL). Current sampling approaches in FL are
either biased, or non optimal in terms of server-clients communications and
training stability. To overcome this issue, we introduce \textit{clustered
sampling} for clients selection. We prove that clustered sampling leads to
better clients representatitivity and to reduced variance of the clients
stochastic aggregation weights in FL. Compatibly with our theory, we provide
two different clustering approaches enabling clients aggregation based on 1)
sample size, and 2) models similarity. Through a series of experiments in
non-iid and unbalanced scenarios, we demonstrate that model aggregation through
clustered sampling consistently leads to better training convergence and
variability when compared to standard sampling approaches. Our approach does
not require any additional operation on the clients side, and can be seamlessly
integrated in standard FL implementations. Finally, clustered sampling is
compatible with existing methods and technologies for privacy enhancement, and
for communication reduction through model compression.
- Abstract（参考訳）: 本研究は,フェデレートラーニング(FL)におけるサーバとクライアント間の通信を最適化する問題に対処する。
FLにおける現在のサンプリングアプローチは、サーバ・クライアント間の通信とトレーニングの安定性の観点からバイアスまたは非最適である。
この問題を克服するために,クライアント選択に \textit{clustered sampling} を導入する。
クラスタ化サンプリングにより、FLにおけるクライアントの表現性が向上し、クライアントの確率的集約重みのばらつきが軽減されることを示す。
1)サンプルサイズと2)モデルの類似性に基づいてクライアントの集約を可能にする2つの異なるクラスタリングアプローチを提供する。
非イドおよびアンバランスなシナリオにおける一連の実験を通して、クラスタ化サンプリングによるモデルアグリゲーションが、標準サンプリングアプローチと比較してトレーニングの収束と変動性を改善することを実証する。
我々のアプローチはクライアント側で追加の操作を必要とせず、標準のfl実装にシームレスに統合することができる。
最後に、クラスタ化サンプリングは、プライバシ向上のための既存の方法や技術、モデル圧縮による通信の削減と互換性がある。
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