Federated Machine Learning (FL) has received considerable attention in recent years. FL benchmarks are predominantly explored in either simulated systems or data center environments, neglecting the setups of real-world systems, which are often closely linked to edge computing. We close this research gap by introducing FLEdge, a benchmark targeting FL workloads in edge computing systems. We systematically study hardware heterogeneity, energy efficiency during training, and the effect of various differential privacy levels on training in FL systems. To make this benchmark applicable to real-world scenarios, we evaluate the impact of client dropouts on state-of-the-art FL strategies with failure rates as high as 50%. FLEdge provides new insights, such as that training state-of-the-art FL workloads on older GPU-accelerated embedded devices is up to 3x more energy efficient than on modern server-grade GPUs.


翻译:联邦机器学习(FL)近年来受到了广泛关注。现有FL基准评测主要探索模拟系统或数据中心环境,忽视了与实际系统(通常与边缘计算紧密相关)的架构差异。为填补这一研究空白,我们提出了FLEdge——一个面向边缘计算系统中FL工作负载的基准测试框架。我们系统研究了硬件异构性、训练过程中的能效问题,以及不同差分隐私级别对FL系统训练效果的影响。为使该基准适用于实际场景,我们评估了客户丢失率高达50%时各类先进FL策略的鲁棒性。FLEdge带来了全新发现,例如在较旧的GPU加速嵌入式设备上训练先进FL工作负载,其能效比现代服务器级GPU高出3倍。

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边缘计算(英语:Edge computing),又译为边缘计算,是一种分散式运算的架构,将应用程序、数据资料与服务的运算,由网络中心节点,移往网络逻辑上的边缘节点来处理[1]。边缘运算将原本完全由中心节点处理大型服务加以分解,切割成更小与更容易管理的部分,分散到边缘节点去处理。边缘节点更接近于用户终端装置,可以加快资料的处理与传送速度,减少延迟。在这种架构下,资料的分析与知识的产生,更接近于数据资料的来源,因此更适合处理大数据。
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