Adaptive Asynchronous Federated Learning in Resource-Constrained Edge Computing

计算机科学 异步通信 GSM演进的增强数据速率 符号 强化学习 边缘计算 人工智能 边缘设备 资源(消歧) 机器学习 资源配置 分布式计算 理论计算机科学 数学 操作系统 算术 云计算 计算机网络
作者
Jianchun Liu,Hongli Xu,Lun Wang,Yang Xu,Chen Qian,Jinyang Huang,He Huang
出处
期刊:IEEE Transactions on Mobile Computing [IEEE Computer Society]
卷期号:22 (2): 674-690 被引量:102
标识
DOI:10.1109/tmc.2021.3096846
摘要

Federated learning (FL) has been widely adopted to train machine learning models over massive data in edge computing. However, machine learning faces critical challenges, e.g., data imbalance, edge dynamics, and resource constraints, in edge computing. The existing FL solutions cannot well cope with data imbalance or edge dynamics, and may cause high resource cost. In this paper, we propose an adaptive asynchronous federated learning (AAFL) mechanism. To deal with edge dynamics, a certain fraction $\alpha$ of all local updates will be aggregated by their arrival order at the parameter server in each epoch. Moreover, the system can intelligently vary the number of local updated models for global model aggregation in different epochs with network situations. We then propose experience-driven algorithms based on deep reinforcement learning (DRL) to adaptively determine the optimal value of $\alpha$ in each epoch for two cases of AAFL, single learning task and multiple learning tasks, so as to achieve less completion time of training under resource constraints. Extensive experiments on the classical models and datasets show high effectiveness of the proposed algorithms. Specifically, AAFL can reduce the completion time by about 70 percent and improve the learning accuracy by about 28 percent under resource constraints, compared with the state-of-the-art solutions.
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
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
zhizunmojie发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
脑洞疼应助笑点低的灰狼采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
decadewind完成签到,获得积分10
2秒前
学习怪完成签到,获得积分10
3秒前
852应助Alien采纳,获得10
3秒前
cht发布了新的文献求助10
3秒前
mission完成签到,获得积分10
4秒前
周涨杰完成签到 ,获得积分10
4秒前
6秒前
无花果应助landiao采纳,获得10
6秒前
molihuakai应助Baylin采纳,获得10
6秒前
7秒前
9秒前
FFFFF发布了新的文献求助10
10秒前
黄女士关注了科研通微信公众号
10秒前
11秒前
12秒前
Monster应助爱学习采纳,获得10
12秒前
汉堡包应助呆萌行天采纳,获得10
12秒前
大虫完成签到,获得积分10
12秒前
Ava应助呆萌行天采纳,获得10
12秒前
12秒前
lian完成签到,获得积分10
12秒前
不能再拖了完成签到 ,获得积分10
13秒前
KinoFreeze完成签到 ,获得积分10
13秒前
科研通AI6.4应助ax采纳,获得10
13秒前
13秒前
JamesPei应助kkkk采纳,获得10
14秒前
鶴0发布了新的文献求助20
14秒前
14秒前
icy发布了新的文献求助10
14秒前
大个应助包容的寄风采纳,获得10
14秒前
14秒前
12完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
pingxing发布了新的文献求助10
15秒前
就是开心发布了新的文献求助20
16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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7749182
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9297073
关于积分的说明 20238221
捐赠科研通 7330445
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309088
关于科研通互助平台的介绍 2460715
邀请新用户注册赠送积分活动 2321322