Dirichlet 分布异构数据的 FedAvg 和 Per-FedAvg 算法的比较评估

Sep, 2023

Dirichlet 分布异构数据的 FedAvg 和 Per-FedAvg 算法的比较评估

A Comparative Evaluation of FedAvg and Per-FedAvg Algorithms for Dirichlet Distributed Heterogeneous Data

Hamza Reguieg, Mohammed El Hanjri, Mohamed El Kamili, Abdellatif Kobbane

TL;DR该研究调查了联邦学习（FL）这一机器学习范式，允许在不共享原始数据的设备上进行分散模型训练，从而保护数据隐私。我们比较了该范式内的两种策略：联邦平均（FedAvg）和个性化联邦平均（Per-FedAvg），重点关注它们在非独立同分布数据（Non-IID）条件下的性能。我们的分析显示，使用狄利克雷分布建模的数据异质性水平显著影响两种策略的性能，在高异质性条件下，Per-FedAvg 表现出更强的健壮性。我们的结果为在分散环境下开发更有效和高效的机器学习策略提供了见解。

Abstract

In this paper, we investigate federated learning (FL), a paradigm of machine learning that allows for decentralized model training on devices without sharing raw data, there by preserving data privacy. In particu

federated learning decentralized model training federated averaging personalized federated averaging non-identically and independently distributed data

发现论文，激发创造

FedPD: 一种具有最优速率和适应非独立同分布数据的联邦学习框架

本文从原始对偶优化角度提出一种新的机器学习算法策略来解决分布式学习过程中的非凸问题，使得此算法成为分布式学习架构中所有特性最优秀的算法框架，并且具有通信效率。

May, 2020

StatAvg：在联邦学习中减轻入侵检测系统中的数据异质性

本文提出了一种称为 StatAvg 的有效方法，以缓解 FL 客户端之间分布不独立和不完全相同的特征，通过在 FL 实际训练过程之前，让 FL 客户端与服务器共享数据统计信息并进行全局统计归一化，实验证明 StatAvg 相对于基准方法在缓解 FL 客户端之间分布不独立的特征方面的效率。

May, 2024

FedClassAvg: 异构神经网络的个性化联邦学习中局部表示学习

本研究提出一种名为联邦分类器平均（FedClassAvg）的个性化联邦学习方法，通过聚合分类器权重以增强特征空间的决策边界来使得有不同神经网络架构、实现非独立同分布数据（non-iid）学习任务的客户端可以学习稀缺标签，同时应用本地特征表示学习来稳定决策边界并利用局部特征提取能力提升客户端的表现，相较于已有方法仅要求客户端通信少量全连接层，因此高度通信效率，而且不需要额外的优化问题和计算开销，且在异构性个性化联邦学习任务方面表现优于现有最先进算法。

Oct, 2022

联邦学习聚合：具有保证的新的鲁棒算法

该研究对联邦学习框架下聚合策略进行了全面的数学收敛分析，并通过与 FedAvg 进行分类任务的比较来评估其性能，得出了新的聚合算法，该算法可以通过区分客户端贡献的价值来修改其模型架构。

May, 2022

预处理联邦学习

在本文中，我们提出了基于局部适应性和服务器端适应性的新的通信高效的联邦学习算法，通过使用新型协方差矩阵预处理器，我们的方法在理论上提供了收敛保证，并在 i.i.d. 和非 i.i.d. 设置下取得了最先进的性能。

Sep, 2023

关于联邦学习的原则性本地优化方法

本篇论文以三个方向推动本地方法的理论基础：（1）建立 FedAvg 的尖锐界限；（2）提出了 FedAvg 的有原则的加速方法 FedAc；（3）研究了扩展经典平滑设置的 Federated Composite Optimization 问题。

Jan, 2024

在个性化层上进行联合学习

本文介绍了 FedPer，一种基本 + 个性化层式的联邦深度前馈神经网络训练方法，旨在对抗数据异质性的负面影响，提升联邦学习的训练效果。FedPer 的有效性在 CIFAR 数据集和 Flickr 个性化图像美学数据集上得到了证明。

Dec, 2019

非独立同分布数据上 FedAvg 的收敛性

本文中，我们分析了在非独立同分布数据上的 FedAvg 算法的收敛性，并在强凸和平滑问题上建立起一个 O (1/T) 的收敛率，研究了部分设备参与的不同平均方案，结果表明数据的异质性会降低收敛速度，并提供了一个必要条件，即遇到非独立同分布数据时，学习率需要衰减否则结果将偏离最优解。

Jul, 2019

异构和相关客户端的联邦学习

本文提出了第一个针对不同客户的异构和相关可用性的 FedAvg 类 FL 算法的收敛分析，发现相关性如何不利地影响算法的收敛速率，并且介绍了一种新的算法 CA-Fed，在最大化收敛速度和最小化模型偏差之间寻求平衡，同时忽略了可用性低和相关性大的客户。实验结果表明，CA-Fed 在合成数据集和实际数据集上比 AdaFed 和 F3AST 等现有算法具有更高的时间平均准确性和更低的标准差。

Jan, 2023

WeiAvg: 促进数据多样性的联邦学习模型聚合

本文提出了一种新颖方法 - WeiAvg，利用投影估计方法来估计客户端数据的多样性，从高多样性客户端强调权重更新，减少低多样性客户端的影响，实验结果证明 WeiAvg 优于原始的 FedAvg 算法和 FedProx，能更快、更准确的达到收敛。

May, 2023