論文の概要: Free-Rider and Conflict Aware Collaboration Formation for Cross-Silo Federated Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19321v2
• Date: Mon, 28 Oct 2024 02:06:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-29 12:20:56.998744
• Title: Free-Rider and Conflict Aware Collaboration Formation for Cross-Silo Federated Learning
• Title（参考訳）: クロスサイロ・フェデレーション学習のための自由ライダーと競合意識の協調形成
• Authors: Mengmeng Chen, Xiaohu Wu, Xiaoli Tang, Tiantian He, Yew-Soon Ong, Qiqi Liu, Qicheng Lao, Han Yu,
• Abstract要約: Federated Learning(FL)は、複数のFL参加者がプライベートデータを共有せずにトレーニングモデル上でコラボレーションできる機械学習パラダイムである。 我々は、FL-PTがFLエコシステムの恩恵を受ける場合に限り、FL-PTがFLの恩恵を受けることを確実にする最適なFLコラボレーション形成戦略であるFedEgoistsを提案する。 FL-PT連立が最適であることは理論的に証明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.35705737668307
• License:
• Abstract: Federated learning (FL) is a machine learning paradigm that allows multiple FL participants (FL-PTs) to collaborate on training models without sharing private data. Due to data heterogeneity, negative transfer may occur in the FL training process. This necessitates FL-PT selection based on their data complementarity. In cross-silo FL, organizations that engage in business activities are key sources of FL-PTs. The resulting FL ecosystem has two features: (i) self-interest, and (ii) competition among FL-PTs. This requires the desirable FL-PT selection strategy to simultaneously mitigate the problems of free riders and conflicts of interest among competitors. To this end, we propose an optimal FL collaboration formation strategy -- FedEgoists -- which ensures that: (1) a FL-PT can benefit from FL if and only if it benefits the FL ecosystem, and (2) a FL-PT will not contribute to its competitors or their supporters. It provides an efficient clustering solution to group FL-PTs into coalitions, ensuring that within each coalition, FL-PTs share the same interest. We theoretically prove that the FL-PT coalitions formed are optimal since no coalitions can collaborate together to improve the utility of any of their members. Extensive experiments on widely adopted benchmark datasets demonstrate the effectiveness of FedEgoists compared to nine state-of-the-art baseline methods, and its ability to establish efficient collaborative networks in cross-silos FL with FL-PTs that engage in business activities.
• Abstract（参考訳）: Federated Learning(FL)は、複数のFL参加者(FL-PT)がプライベートデータを共有せずにトレーニングモデル上でコラボレーションできる機械学習パラダイムである。 データの不均一性のため、FLトレーニングプロセスでは負の移動が発生する可能性がある。 これはデータの相補性に基づいてFL-PT選択を必要とする。 クロスサイロFLでは、ビジネス活動に従事する組織がFL-PTの重要な情報源である。 その結果生まれたFLエコシステムには2つの特徴がある。 (i)自己利益、及び (二)FL-PT間の競争。 これは、フリーライダーの問題を緩和し、競合相手間の利害対立を緩和するために、望ましいFL-PT選択戦略を必要とする。 この目的のために,(1)FL-PTがFLエコシステムの恩恵を受ける場合と,(2)FL-PTが競合相手やその支持者に貢献しない場合に限り,FL-PTがFLの恩恵を受けることを保証する,最適なFLコラボレーション形成戦略であるFedEgoistsを提案する。 これは、FL-PTを連立にグループ化するための効率的なクラスタリングソリューションを提供し、各連立内でFL-PTが同じ関心を共有していることを保証する。 FL-PT連立が最適であることは理論的に証明する。 広く採用されているベンチマークデータセットに対する大規模な実験は、9つの最先端ベースライン手法と比較してフェデゴイストの有効性を示し、ビジネス活動に従事するFL-PTとクロスサイロFLにおける効率的な協調ネットワークを確立する能力を示している。

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