FedAPEN: Personalized Cross-silo Federated Learning with Adaptability to Statistical Heterogeneity

计算机科学 歪斜 适应性 独立同分布随机变量 数据挖掘 机器学习 瓶颈 人工智能 随机变量 数学 统计 生态学 电信 生物 嵌入式系统
作者
Zhen Qin,Shuiguang Deng,Mingyu Zhao,Xueqiang Yan
标识
DOI:10.1145/3580305.3599344
摘要

In cross-silo federated learning (FL), the data among clients are usually statistically heterogeneous (aka not independent and identically distributed, non-IID) due to diversified data sources, lowering the accuracy of FL. Although many personalized FL (PFL) approaches have been proposed to address this issue, they are only suitable for data with specific degrees of statistical heterogeneity. In the real world, the heterogeneity of data among clients is often immeasurable due to privacy concern, making the targeted selection of PFL approaches difficult. Besides, in cross-silo FL, clients are usually from different organizations, tending to hold architecturally different private models. In this work, we propose a novel FL framework, FedAPEN, which combines mutual learning and ensemble learning to take the advantages of private and shared global models while allowing heterogeneous models. Within FedAPEN, we propose two mechanisms to coordinate and promote model ensemble such that FedAPEN achieves excellent accuracy on various data distributions without prior knowledge of data heterogeneity, and thus, obtains the adaptability to data heterogeneity. We conduct extensive experiments on four real-world datasets, including: 1) Fashion MNIST, CIFAR-10, and CIFAR-100, each with ten different types and degrees of label distribution skew; and 2) eICU with feature distribution skew. The experiments demonstrate that FedAPEN almost obtains superior accuracy on data with varying types and degrees of heterogeneity compared with baselines.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
3秒前
111111发布了新的文献求助10
5秒前
狂奔弟弟2完成签到 ,获得积分10
6秒前
jnoker完成签到 ,获得积分10
9秒前
兴奋冷松完成签到,获得积分10
10秒前
13秒前
美满的小蘑菇完成签到 ,获得积分10
14秒前
shenglll完成签到 ,获得积分10
16秒前
狂奔弟弟完成签到 ,获得积分10
18秒前
小章鱼完成签到 ,获得积分10
18秒前
传奇3应助YoungLee采纳,获得10
19秒前
wang完成签到,获得积分10
19秒前
安安的小板栗完成签到,获得积分10
20秒前
龙抬头完成签到,获得积分10
20秒前
obaica发布了新的文献求助10
25秒前
always完成签到 ,获得积分10
26秒前
26秒前
大旭发布了新的文献求助10
30秒前
隐形的小蚂蚁完成签到,获得积分10
31秒前
Tysonqu完成签到,获得积分10
31秒前
奋斗跳跳糖完成签到,获得积分10
33秒前
luohan完成签到,获得积分10
34秒前
米里迷路完成签到 ,获得积分10
36秒前
yuzhang312完成签到 ,获得积分10
36秒前
111111完成签到,获得积分20
39秒前
火星上的泡芙完成签到,获得积分10
39秒前
pengpeng完成签到,获得积分10
40秒前
确幸完成签到,获得积分10
41秒前
41秒前
时尚雨兰完成签到,获得积分10
42秒前
桥豆麻袋完成签到,获得积分10
43秒前
爱学习完成签到,获得积分10
44秒前
MQ完成签到 ,获得积分10
46秒前
47秒前
陈鹿华完成签到 ,获得积分10
51秒前
幽默的妍发布了新的文献求助10
52秒前
独特乘风完成签到,获得积分10
53秒前
彭于晏应助Jenny采纳,获得10
55秒前
1459完成签到,获得积分10
55秒前
55秒前
高分求助中
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
Izeltabart tapatansine - AdisInsight 500
Chinesen in Europa – Europäer in China: Journalisten, Spione, Studenten 500
Arthur Ewert: A Life for the Comintern 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi // Kurt Werner Radtke 500
Two Years in Peking 1965-1966: Book 1: Living and Teaching in Mao's China // Reginald Hunt 500
Epigenetic Drug Discovery 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3815941
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3359404
关于积分的说明 10402536
捐赠科研通 3077257
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1690255
邀请新用户注册赠送积分活动 813667
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 767743