論文の概要: Fed-Equilibrium Framework for Topological Pareto Control in Robust and Fair Clinical Federated Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.11937v1
- Date: Fri, 03 Jul 2026 19:42:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-28 05:09:55.494859
- Title: Fed-Equilibrium Framework for Topological Pareto Control in Robust and Fair Clinical Federated Learning
- Title(参考訳): ロバスト・フェア・クリニカル・フェデレーション・ラーニングにおけるトポロジカル・パレート制御のためのFed-Equilibriumフレームワーク
- Abstract要約: 本稿では,単純な防衛からトポロジカル均衡へパラダイムを進化させるフレームワークであるFed-Equilibriumを提案する。
我々は,Fed-Equilibriumが「知識の優位性」に効果的に対抗し,グローバルな一般化性が局所的な臨床的表現の犠牲にならない真の「知識の共通性」を確立していることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.895231601902339
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The deployment of Federated Learning (FL) in multi-center clinical networks faces the challenge of "knowledge dominance," where high-volume hubs naturally overwhelm minority community nodes, implicitly treating the distinct clinical patterns of smaller cohorts as outliers. Existing geometric defenses provide a security baseline but leave this efficiency-fairness dilemma unresolved. To bridge this gap, we propose Fed-Equilibrium, a framework that advances the paradigm from simple defense to topological equilibrium. Unlike traditional aggregators, Fed-Equilibrium implements a sequential architectural synergy. It utilizes a two-stage gradient control cascade: Stage I (geometric quality assurance) enforces directional consistency via a cosine similarity funnel to filter malicious noise, creating a stabilized manifold; Stage II (topological Pareto control) then actively modulates verified contributions by identifying the optimal Pareto knee point. We validated this framework on a bi-national simulation integrating Canadian (CNODES) and U.S. (SyntheticMass) registries. Experimental results demonstrate that the system simultaneously secures the network against adversarial divergence while accommodating underrepresented signals. Notably, the minority U.S. spoke (representing less than 3% of data volume) achieved deep convergence comparable to the data-rich Canadian hub. This confirms that Fed-Equilibrium effectively counters "knowledge dominance," establishing a true "knowledge commons" where global generalizability does not come at the cost of local clinical representation.
- Abstract(参考訳): 多施設臨床ネットワークにおけるフェデレートラーニング(FL)の展開は、「知識優位」という課題に直面している。
既存の幾何学的防御はセキュリティのベースラインを提供するが、この効率性と公正性のジレンマは未解決のままである。
このギャップを埋めるため、簡単な防御からトポロジカル均衡へパラダイムを前進させるフレームワークであるFed-Equilibriumを提案する。
従来のアグリゲータとは異なり、Fed-Equilibriumはシーケンシャルなアーキテクチャのシナジーを実装している。
ステージI(幾何学的品質保証)は、コサイン類似性ファンネルを介して方向整合を強制し、悪意のあるノイズをフィルタリングし、安定な多様体を生成する。
カナダ (CNODES) と米国 (SyntheticMass) のレジストリを統合する二国間シミュレーションの枠組みを検証した。
実験結果から,システムは非表示信号の調整をしながら,対向的分岐に対して同時にネットワークを確保できることが示された。
特に、少数派のアメリカ人は(データボリュームの3%未満)、データ豊富なカナダのハブに匹敵する深い収束を達成した。
このことは、Fed-Equilibriumが「知識の優位性」に効果的に対抗し、グローバルな一般化性が局所的な臨床的表現のコストを伴わない真の「知識の共通性」を確立していることを確認している。
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