論文の概要: Adaptive Bayesian Partner Selection for Federated Clinical Centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.16446v1
- Date: Tue, 15 Sep 2026 00:07:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 14:56:08.271681
- Title: Adaptive Bayesian Partner Selection for Federated Clinical Centers
- Title(参考訳): 連携型臨床センターにおける適応型ベイズパートナーの選択
- Abstract要約: 我々は,誰が協力し,いつ,どの費用を負担するかを決定するピアツーピアフレームワークを提案する。
適応的・ユーティリティ・アウェア・コラボレーションは,センターが多数かつ少ない場合に,精度を犠牲にすることなくコミュニケーションを減らすことが示される。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 8.038001159690205
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Federated learning (FL) in healthcare faces pronounced heterogeneity and temporal concept drift across clinical centers, where evolving patient populations and care practices shift data distributions. Existing approaches rely on persistent global communication, incurring substantial bandwidth overhead while risking negative transfer from poorly aligned peers. We propose Adaptive Bayesian Partner Selection (ABPS), a peer-to-peer framework that governs who collaborates, when, and at what cost. Each center maintains a Beta-Bernoulli posterior over prospective peers' Shapley marginal utility, ranks candidates with an Upper Confidence Bound (UCB) criterion, and forms collaborations through a lightweight propose-reject mechanism, with the option to abstain from communication when no mutually beneficial partner exists. The framework admits a stochastic decision interpretation, yielding finite-sample concentration guarantees and O(kappa log T) regret in partner selection, along with conditions under which intentional isolation is optimal under negative transfer. Lightweight extensions (head personalization, bfloat16 quantized communication, and a tunable active-set size) further improve efficiency, and a goal-aware metadata filter enables institution-specific collaboration strategies. On binary in-hospital mortality prediction over the first 24 hours of an ICU stay, with 230 non-IID clinical centers drawn from MIMIC-IV, the full ABPS-X variant matches the strongest federated baseline (FedDyn, AUROC 0.758) at 0.09x the communication cost of FedAvg, with reduced variability. A diversity-driven configuration activates intentional isolation for a substantial fraction of centers. These results show that adaptive, utility-aware collaboration reduces communication without sacrificing accuracy when centers are numerous and small, offering a scalable paradigm for healthcare FL.
- Abstract(参考訳): 医療におけるフェデレーテッド・ラーニング(FL)は異質性や時間的概念が臨床センターに散在し、患者の人口とケアの実践がデータ分布を変える。
既存のアプローチは、持続的なグローバル通信に依存し、かなりの帯域幅のオーバーヘッドを発生させ、不整合のピアからの負の転送を危険にさらす。
ピアツーピアフレームワークであるAdaptive Bayesian Partner Selection (ABPS)を提案する。
各センターは、有望なピアのシャプリー限界ユーティリティよりも後方のベータ・ベルヌーリを維持し、アッパー・信頼境界(UCB)基準の候補者をランク付けし、互いに有益なパートナーが存在しない場合にコミュニケーションを控えるオプションとして、軽量なプロポーズ・リジェクション機構を通じてコラボレーションを形成する。
このフレームワークは確率論的決定の解釈を認め、有限サンプル濃度保証とO(Kappa log T)がパートナー選択で後悔する。
軽量拡張(ヘッドパーソナライゼーション、bfloat16量子化通信、可変アクティブセットサイズ)はさらに効率を向上し、ゴール対応メタデータフィルタは機関固有の協調戦略を可能にする。
MIMIC-IVから抽出された230の非IIDクリニカルセンターを持つICU滞在後24時間における2回の院内死亡予測では、ABPS-Xの完全変種はFedDyn, AUROC 0.758)とFedAvgの通信コストの0.09倍に一致し、可変性が低下した。
多様性駆動型構成は、かなりの数の中心に対して意図的な隔離を活性化する。
これらの結果から,適応的かつ実用性に配慮したコラボレーションは,医療FLのスケーラブルなパラダイムを提供するために,センターが多数かつ小規模である場合に,精度を犠牲にすることなくコミュニケーションを減らすことが示唆された。
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