論文の概要: Recurrent Early Exits for Federated Learning with Heterogeneous Clients

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14791v1
• Date: Thu, 23 May 2024 17:01:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-24 13:46:53.689005
• Title: Recurrent Early Exits for Federated Learning with Heterogeneous Clients
• Title（参考訳）: 不均質なクライアントによるフェデレーション学習のための繰り返し早期学習
• Authors: Royson Lee, Javier Fernandez-Marques, Shell Xu Hu, Da Li, Stefanos Laskaridis, Łukasz Dudziak, Timothy Hospedales, Ferenc Huszár, Nicholas D. Lane,
• Abstract要約: フェデレーテッド・ラーニング(FL)は、プライバシを保存する方法で、複数のクライアントにまたがるモデルの分散学習を可能にした。 FLの主な課題の1つは、クライアントに様々なハードウェア能力を持たせることである。 本稿では,異なるサブモデルの特徴を1つの共有分類器に融合するReeFLという早期終了手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.429334632124817
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Federated learning (FL) has enabled distributed learning of a model across multiple clients in a privacy-preserving manner. One of the main challenges of FL is to accommodate clients with varying hardware capacities; clients have differing compute and memory requirements. To tackle this challenge, recent state-of-the-art approaches leverage the use of early exits. Nonetheless, these approaches fall short of mitigating the challenges of joint learning multiple exit classifiers, often relying on hand-picked heuristic solutions for knowledge distillation among classifiers and/or utilizing additional layers for weaker classifiers. In this work, instead of utilizing multiple classifiers, we propose a recurrent early exit approach named ReeFL that fuses features from different sub-models into a single shared classifier. Specifically, we use a transformer-based early-exit module shared among sub-models to i) better exploit multi-layer feature representations for task-specific prediction and ii) modulate the feature representation of the backbone model for subsequent predictions. We additionally present a per-client self-distillation approach where the best sub-model is automatically selected as the teacher of the other sub-models at each client. Our experiments on standard image and speech classification benchmarks across various emerging federated fine-tuning baselines demonstrate ReeFL's effectiveness over previous works.
• Abstract（参考訳）: フェデレーテッド・ラーニング(FL)は、プライバシを保存する方法で、複数のクライアントにまたがるモデルの分散学習を可能にした。 FLの主な課題の1つは、クライアントに様々なハードウェア能力を持たせることである。 この課題に対処するため、最近の最先端のアプローチは早期出口の利用を活用している。 にもかかわらず、これらのアプローチは、複数の出口分類器を共同学習する際の課題を緩和するに足りず、しばしば、分類器間の知識蒸留や、より弱い分類器のための追加層の利用のために、手書きのヒューリスティックな解に頼っている。 本研究では,複数の分類器を使わずに,異なるサブモデルの特徴を1つの共有分類器に融合するReeFLという手法を提案する。 具体的には、サブモデル間で共有されるトランスフォーマーベースの早期退避モジュールを使用する。 一 タスク特化予測のための多層特徴表現の活用 二 後続の予測のために、バックボーンモデルの特徴表現を変調すること。 また,各クライアントにおける他のサブモデルの教師として,最高のサブモデルを自動的に選択する,クライアントごとの自己蒸留手法を提案する。 様々なファインチューニングベースラインにまたがる標準画像分類と音声分類のベンチマーク実験により、ReeFLが過去の研究よりも有効であることを実証した。

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