論文の概要: Emulating Full Participation: An Effective and Fair Client Selection Strategy for Federated Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.13584v2
• Date: Mon, 24 Mar 2025 01:54:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-25 14:28:45.835299
• Title: Emulating Full Participation: An Effective and Fair Client Selection Strategy for Federated Learning
• Title（参考訳）: 全参加をエミュレートする:フェデレートラーニングのための効果的かつ公正なクライアント選択戦略
• Authors: Qingming Li, Juzheng Miao, Puning Zhao, Li Zhou, H. Vicky Zhao, Shouling Ji, Bowen Zhou, Furui Liu,
• Abstract要約: 連合学習では、クライアントの選択はモデルの性能と公平性の両方に大きな影響を及ぼす重要な問題である。 2つの指標間の固有の対立に対処し、互いに強化する2つの原則を提案する。 提案手法は,データ分布に基づいてクライアントを選択することにより,この多様性を適応的に向上させ,モデル性能と公平性の両方を改善する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 50.060154488277036
• License:
• Abstract: In federated learning, client selection is a critical problem that significantly impacts both model performance and fairness. Prior studies typically treat these two objectives separately, or balance them using simple weighting schemes. However, we observe that commonly used metrics for model performance and fairness often conflict with each other, and a straightforward weighted combination is insufficient to capture their complex interactions. To address this, we first propose two guiding principles that directly tackle the inherent conflict between the two metrics while reinforcing each other. Based on these principles, we formulate the client selection problem as a long-term optimization task, leveraging the Lyapunov function and the submodular nature of the problem to solve it effectively. Experiments show that the proposed method improves both model performance and fairness, guiding the system to converge comparably to full client participation. This improvement can be attributed to the fact that both model performance and fairness benefit from the diversity of the selected clients' data distributions. Our approach adaptively enhances this diversity by selecting clients based on their data distributions, thereby improving both model performance and fairness.
• Abstract（参考訳）: 連合学習では、クライアントの選択はモデルの性能と公平性の両方に大きな影響を及ぼす重要な問題である。 従来の研究では、これらの2つの目的を別々に扱うか、単純な重み付け方式でバランスをとるのが一般的であった。 しかし、モデルの性能と公平性のためによく使われるメトリクスは相反することが多く、単純な重み付けの組み合わせは複雑な相互作用を捉えるには不十分である。 この問題に対処するために、私たちはまず2つの原則を提案します。 これらの原理に基づき、Lyapunov関数と部分モジュラー性を利用してクライアント選択問題を長期最適化タスクとして定式化し、効果的に解決する。 実験により,提案手法はモデル性能と公平性を両立させ,クライアントの完全参加に相容れない収束を誘導することを示した。 この改善は、モデルの性能と公平性の両方が、選択されたクライアントのデータ分散の多様性から恩恵を受けるという事実に起因している。 提案手法は,データ分布に基づいてクライアントを選択することにより,この多様性を適応的に向上させ,モデル性能と公平性の両方を改善する。

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