論文の概要: Federated Learning under Partially Class-Disjoint Data via Manifold Reshaping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.18983v2
• Date: Mon, 3 Jun 2024 11:16:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-04 13:50:03.105814
• Title: Federated Learning under Partially Class-Disjoint Data via Manifold Reshaping
• Title（参考訳）: マニフォールド変換による部分的クラス分割データに基づくフェデレーション学習
• Authors: Ziqing Fan, Jiangchao Yao, Ruipeng Zhang, Lingjuan Lyu, Ya Zhang, Yanfeng Wang,
• Abstract要約: 我々はFedMRと呼ばれる多様体再構成手法を提案し、局所訓練の特徴空間を校正する。 我々は、FedMRがはるかに高い精度と通信効率を達成することを示すために、さまざまなデータセットに関する広範な実験を行います。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 64.58402571292723
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Statistical heterogeneity severely limits the performance of federated learning (FL), motivating several explorations e.g., FedProx, MOON and FedDyn, to alleviate this problem. Despite effectiveness, their considered scenario generally requires samples from almost all classes during the local training of each client, although some covariate shifts may exist among clients. In fact, the natural case of partially class-disjoint data (PCDD), where each client contributes a few classes (instead of all classes) of samples, is practical yet underexplored. Specifically, the unique collapse and invasion characteristics of PCDD can induce the biased optimization direction in local training, which prevents the efficiency of federated learning. To address this dilemma, we propose a manifold reshaping approach called FedMR to calibrate the feature space of local training. Our FedMR adds two interplaying losses to the vanilla federated learning: one is intra-class loss to decorrelate feature dimensions for anti-collapse; and the other one is inter-class loss to guarantee the proper margin among categories in the feature expansion. We conduct extensive experiments on a range of datasets to demonstrate that our FedMR achieves much higher accuracy and better communication efficiency. Source code is available at: https://github.com/MediaBrain-SJTU/FedMR.git.
• Abstract（参考訳）: 統計的不均一性は、フェデレートラーニング(FL)の性能を著しく制限し、この問題を軽減するために、例えば、FedProx、MOON、FedDynといったいくつかの探索を動機付けている。 有効性にもかかわらず、それらのシナリオは一般的に、各クライアントのローカルトレーニング中に、ほとんどすべてのクラスからサンプルを必要とする。 実際、各クライアントがサンプルのいくつかのクラス(すべてのクラスの代わりに)をコントリビュートするPCDD(Partial class-disjoint data)の自然なケースは、実用的だが未解明である。 特に,PCDDの独自の崩壊・侵入特性は,局所学習において偏りのある最適化方向を誘導し,フェデレート学習の効率を損なう。 このジレンマに対処するため,FedMRと呼ばれる多様体再構成手法を提案し,局所学習の特徴空間を校正する。 我々のFedMRは2つの相互作用損失をバニラフェデレート学習に追加し、一方はクラス内損失であり、他方はクラス間損失であり、特徴拡張におけるカテゴリ間の適切なマージンを保証する。 我々は、FedMRがはるかに高い精度と通信効率を達成することを示すために、さまざまなデータセットに関する広範な実験を行います。 ソースコードはhttps://github.com/MediaBrain-SJTU/FedMR.git.comで入手できる。

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