論文の概要: A Safe Genetic Algorithm Approach for Energy Efficient Federated Learning in Wireless Communication Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.14237v2
• Date: Wed, 5 Jul 2023 10:14:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-06 20:05:50.542545
• Title: A Safe Genetic Algorithm Approach for Energy Efficient Federated Learning in Wireless Communication Networks
• Title（参考訳）: 無線通信ネットワークにおける省エネルギーフェデレーション学習のための安全な遺伝的アルゴリズム
• Authors: Lina Magoula, Nikolaos Koursioumpas, Alexandros-Ioannis Thanopoulos, Theodora Panagea, Nikolaos Petropouleas, M. A. Gutierrez-Estevez, Ramin Khalili
• Abstract要約: フェデレートラーニング(FL)は、従来の集中型アプローチとは対照的に、デバイスが協調的にモデルトレーニングを行う分散技術として登場した。 FLの既存の取り組みにもかかわらず、その環境影響は、無線ネットワークへの適用性に関するいくつかの重要な課題が特定されているため、まだ調査中である。 現在の研究は遺伝的アルゴリズム(GA)アプローチを提案しており、FLプロセス全体のエネルギー消費と不要な資源利用の両方を最小化することを目標としている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 53.561797148529664
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Federated Learning (FL) has emerged as a decentralized technique, where contrary to traditional centralized approaches, devices perform a model training in a collaborative manner, while preserving data privacy. Despite the existing efforts made in FL, its environmental impact is still under investigation, since several critical challenges regarding its applicability to wireless networks have been identified. Towards mitigating the carbon footprint of FL, the current work proposes a Genetic Algorithm (GA) approach, targeting the minimization of both the overall energy consumption of an FL process and any unnecessary resource utilization, by orchestrating the computational and communication resources of the involved devices, while guaranteeing a certain FL model performance target. A penalty function is introduced in the offline phase of the GA that penalizes the strategies that violate the constraints of the environment, ensuring a safe GA process. Evaluation results show the effectiveness of the proposed scheme compared to two state-of-the-art baseline solutions, achieving a decrease of up to 83% in the total energy consumption.
• Abstract（参考訳）: フェデレートラーニング(FL)は、従来の集中型アプローチとは対照的に、データのプライバシを保ちながら、協調的な方法でモデルトレーニングを行う分散技術として登場した。 flでの既存の取り組みにもかかわらず、無線ネットワークへの適用性に関するいくつかの重大な課題が特定されているため、環境への影響はまだ調査中である。 FLの炭素フットプリントの軽減に向けて、現在の研究は、あるFLモデルの性能目標を保証しつつ、関連するデバイスの計算および通信資源を編成することにより、FLプロセス全体のエネルギー消費と不必要な資源利用の両方を最小化することを目的とした遺伝的アルゴリズム(GA)アプローチを提案する。 ペナルティ関数は、環境の制約に違反する戦略を罰するGAのオフラインフェーズで導入され、安全なGAプロセスが保証される。 評価結果から,提案手法の有効性を2つの最先端ベースラインソリューションと比較し,全エネルギー消費の最大83%の削減を実現した。

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