論文の概要: One-Shot Heterogeneous Federated Learning with Local Model-Guided Diffusion Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.08870v3
• Date: Fri, 04 Apr 2025 03:46:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-15 01:55:33.717111
• Title: One-Shot Heterogeneous Federated Learning with Local Model-Guided Diffusion Models
• Title（参考訳）: 局所モデル誘導拡散モデルを用いた一点不均一フェデレーション学習
• Authors: Mingzhao Yang, Shangchao Su, Bin Li, Xiangyang Xue,
• Abstract要約: FedLMGは局所モデル誘導拡散モデルを用いた単発フェデレーション学習法である。 クライアントはファンデーションモデルにアクセスする必要はなく、ローカルモデルのトレーニングとアップロードのみを行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.83058938096914
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In recent years, One-shot Federated Learning methods based on Diffusion Models have garnered increasing attention due to their remarkable performance. However, most of these methods require the deployment of foundation models on client devices, which significantly raises the computational requirements and reduces their adaptability to heterogeneous client models compared to traditional FL methods. In this paper, we propose FedLMG, a heterogeneous one-shot Federated learning method with Local Model-Guided diffusion models. Briefly speaking, in FedLMG, clients do not need access to any foundation models but only train and upload their local models, which is consistent with traditional FL methods. On the clients, we employ classification loss and BN loss to capture the broad category features and detailed contextual features of the client distributions. On the server, based on the uploaded client models, we utilize backpropagation to guide the server's DM in generating synthetic datasets that comply with the client distributions, which are then used to train the aggregated model. By using the locally trained client models as a medium to transfer client knowledge, our method significantly reduces the computational requirements on client devices and effectively adapts to scenarios with heterogeneous clients. Extensive quantitation and visualization experiments on three large-scale real-world datasets, along with theoretical analysis, demonstrate that the synthetic datasets generated by FedLMG exhibit comparable quality and diversity to the client datasets, which leads to an aggregated model that outperforms all compared methods and even the performance ceiling, further elucidating the significant potential of utilizing DMs in FL.
• Abstract（参考訳）: 近年,拡散モデルに基づくワンショットフェデレーション学習手法が注目されている。 しかし、これらの手法の多くは、クライアントデバイスに基礎モデルを配置する必要があるため、計算要求が大幅に増加し、従来のFL法と比較して不均一なクライアントモデルへの適応性が低下する。 本稿では,局所モデル誘導拡散モデルを用いたフェデレーション学習手法であるFedLMGを提案する。 簡単に言うと、FedLMGでは、クライアントはファンデーションモデルにアクセスする必要はなく、ローカルモデルのみをトレーニングし、アップロードする。 クライアント上では、分類損失とBN損失を用いて、クライアント分布の幅広いカテゴリの特徴と詳細なコンテキストの特徴をキャプチャする。 サーバ上では、アップロードされたクライアントモデルに基づいて、バックプロパゲーションを使用して、クライアント分布に適合する合成データセットを生成するサーバのDMを誘導し、集約されたモデルをトレーニングする。 クライアントの知識を伝達する媒体としてローカルに訓練されたクライアントモデルを使用することで、クライアントデバイス上の計算要求を大幅に低減し、異種クライアントのシナリオに効果的に適応する。 大規模実世界の3つのデータセットに対する大規模な定量化と可視化実験は、理論解析とともに、FedLMGが生成した合成データセットがクライアントデータセットに匹敵する品質と多様性を示すことを示した。

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