FedOComp: Two-Timescale Online Gradient Compression for Over-the-Air Federated Learning

计算机科学 趋同(经济学) 编配 数据压缩 收敛速度 压缩(物理) 分布式计算 数据压缩比 软件部署 实时计算 人工智能 计算机网络 图像压缩 频道(广播) 艺术 视觉艺术 图像处理 复合材料 经济 经济增长 材料科学 图像(数学) 音乐剧 操作系统
作者
Ye Xue,Liqun Su,Vincent K. N. Lau
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:9 (19): 19330-19345 被引量:22
标识
DOI:10.1109/jiot.2022.3165268
摘要

Federated learning (FL) is a machine learning framework where multiple distributed edge internet-of-things (IoT) devices collaboratively train a model under the orchestration of a central server while keeping the training data distributed on the IoT devices. FL can mitigate the privacy risks and costs from data collection in traditional centralized machine learning. However, the deployment of standard FL is hindered by the expense of the communication of the gradients from the devices to the server. Hence, many gradient compression methods have been proposed to reduce the communication cost. However, the existing methods ignore the structural correlations of the gradients, and therefore lead to a large compression loss which will decelerate the training convergence. Moreover, many of the existing compression schemes do not enable over-the-air aggregation, and hence require huge communication resources. In this work, we propose a gradient compression scheme, named FedOComp, which leverages the correlations of the stochastic gradients in FL systems for efficient compression of the high-dimension gradients with over-the-air aggregation. The proposed design can achieve a smaller deceleration of the training convergence compared to other gradient compression methods since the compression kernel exploits the structural correlations of the gradients. It also directly enables over-the-air aggregation to save communication resources. The derived convergence analysis and simulation results further illustrate that under the same power cost, the proposed scheme has a much faster convergence rate and higher test accuracy compared to existing baselines.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
lxj发布了新的文献求助10
1秒前
Capacition6完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
4秒前
唐诗阅完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
gxc发布了新的文献求助20
6秒前
禹映安发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
华仔应助黄兆强采纳,获得10
9秒前
老福贵儿应助shenshi采纳,获得10
11秒前
11秒前
乐乐应助GuiChenli采纳,获得10
12秒前
王十贰完成签到,获得积分10
14秒前
光而不耀发布了新的文献求助10
14秒前
1122发布了新的文献求助10
15秒前
12341完成签到,获得积分10
17秒前
顺利盼望完成签到,获得积分20
17秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
19秒前
drughunter009完成签到 ,获得积分10
19秒前
雾影觅光完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
22秒前
22秒前
23秒前
sfs完成签到,获得积分10
23秒前
wjf完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
黄兆强发布了新的文献求助10
25秒前
gxc完成签到,获得积分10
25秒前
GuiChenli完成签到,获得积分10
25秒前
光而不耀完成签到,获得积分10
25秒前
华莉变身发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
27秒前
allezallez完成签到,获得积分10
28秒前
顺利盼望发布了新的文献求助10
28秒前
qiuqi完成签到,获得积分20
28秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
人脑智能与人工智能 1000
King Tyrant 720
Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5604088
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4688919
关于积分的说明 14857074
捐赠科研通 4696569
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2541150
邀请新用户注册赠送积分活动 1507314
关于科研通互助平台的介绍 1471851