論文の概要: Fedstellar: A Platform for Decentralized Federated Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.09750v2
- Date: Thu, 2 Nov 2023 11:35:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-03 17:21:13.781217
- Title: Fedstellar: A Platform for Decentralized Federated Learning
- Title（参考訳）: fedstellar: 分散連合学習のためのプラットフォーム
- Authors: Enrique Tom\'as Mart\'inez Beltr\'an and \'Angel Luis Perales G\'omez
and Chao Feng and Pedro Miguel S\'anchez S\'anchez and Sergio L\'opez Bernal
and G\'er\^ome Bovet and Manuel Gil P\'erez and Gregorio Mart\'inez P\'erez
and Alberto Huertas Celdr\'an
- Abstract要約: Googleは、フェデレーションの参加者間で機械学習(ML)モデルをトレーニングするための新しいパラダイムとして、フェデレーション・ラーニング(FL)を提案した。
現在、DFLモデルをトレーニングしているプラットフォームは、フェデレーションネットワークトポロジの管理のような重要な問題に悩まされている。
本稿では,分散化・半分散化・集中化方式でFLモデルを学習するための新しいプラットフォームであるFedstellarを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.018826423118559
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: In 2016, Google proposed Federated Learning (FL) as a novel paradigm to train
Machine Learning (ML) models across the participants of a federation while
preserving data privacy. Since its birth, Centralized FL (CFL) has been the
most used approach, where a central entity aggregates participants' models to
create a global one. However, CFL presents limitations such as communication
bottlenecks, single point of failure, and reliance on a central server.
Decentralized Federated Learning (DFL) addresses these issues by enabling
decentralized model aggregation and minimizing dependency on a central entity.
Despite these advances, current platforms training DFL models struggle with key
issues such as managing heterogeneous federation network topologies. To
overcome these challenges, this paper presents Fedstellar, a novel platform
designed to train FL models in a decentralized, semi-decentralized, and
centralized fashion across diverse federations of physical or virtualized
devices. The Fedstellar implementation encompasses a web application with an
interactive graphical interface, a controller for deploying federations of
nodes using physical or virtual devices, and a core deployed on each device
which provides the logic needed to train, aggregate, and communicate in the
network. The effectiveness of the platform has been demonstrated in two
scenarios: a physical deployment involving single-board devices such as
Raspberry Pis for detecting cyberattacks, and a virtualized deployment
comparing various FL approaches in a controlled environment using MNIST and
CIFAR-10 datasets. In both scenarios, Fedstellar demonstrated consistent
performance and adaptability, achieving F1 scores of 91%, 98%, and 91.2% using
DFL for detecting cyberattacks and classifying MNIST and CIFAR-10,
respectively, reducing training time by 32% compared to centralized approaches.
- Abstract（参考訳）: 2016年、Googleはフェデレート・ラーニング(FL)を、データプライバシを保持しながらフェデレーションの参加者間で機械学習(ML)モデルをトレーニングするための新しいパラダイムとして提案した。
誕生以来、集中型fl (cfl) は最もよく用いられるアプローチであり、中央のエンティティが参加者のモデルを集約してグローバルに構築する。
しかし、CFLは通信ボトルネック、単一障害点、中央サーバへの依存といった制限を提示している。
分散連合学習(dfl)は、分散モデル集約を可能にし、中央のエンティティへの依存性を最小限にすることで、これらの問題を解決する。
これらの進歩にもかかわらず、dflモデルをトレーニングする現在のプラットフォームは、ヘテロジニアスフェデレーションネットワークトポロジの管理のような重要な問題に苦しむ。
このような課題を克服するため,本稿では,分散化,半分散化,集中型のflモデルを,物理デバイスや仮想化デバイスのさまざまなフェデレーションでトレーニングするための,新たなプラットフォームであるfeedstellarを提案する。
Fedstellarの実装には、インタラクティブなグラフィカルインターフェースを備えたWebアプリケーション、物理または仮想デバイスを使用してノードのフェデレーションをデプロイするコントローラ、ネットワーク内のトレーニング、集約、通信に必要なロジックを提供する各デバイスにデプロイされるコアが含まれている。
プラットフォームの有効性は、サイバー攻撃を検出するraspberry piのようなシングルボードデバイスを含む物理的デプロイメントと、mnistとcifar-10データセットを使用して制御された環境での様々なflアプローチを比較する仮想化デプロイメントの2つのシナリオで実証されている。
どちらのシナリオでもフェデラーは一貫した性能と適応性を示し、91%、98%、91.2%のdflでサイバー攻撃の検出とmnistとcifar-10の分類を行い、集中型アプローチと比較してトレーニング時間を32%削減した。
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