Next-generation IoT applications increasingly span across autonomous administrative entities, necessitating silo-cooperative scheduling to leverage diverse computational resources while preserving data privacy. However, realizing efficient cooperation faces significant challenges arising from infrastructure heterogeneity, Non-IID workload shifts, and the inherent risks of adversarial environments. Existing approaches, relying predominantly on centralized coordination or independent learning, fail to address the incompatibility of state-action spaces across heterogeneous silos and lack robustness against malicious attacks. This paper proposes DeFRiS, a Decentralized Federated Reinforcement Learning framework for robust and scalable Silo-cooperative IoT application scheduling. DeFRiS integrates three synergistic innovations: (i) an action-space-agnostic policy utilizing candidate resource scoring to enable seamless knowledge transfer across heterogeneous silos; (ii) a silo-optimized local learning mechanism combining Generalized Advantage Estimation (GAE) with clipped policy updates to resolve sparse delayed reward challenges; and (iii) a Dual-Track Non-IID robust decentralized aggregation protocol leveraging gradient fingerprints for similarity-aware knowledge transfer and anomaly detection, and gradient tracking for optimization momentum. Extensive experiments on a distributed testbed with 20 heterogeneous silos and realistic IoT workloads demonstrate that DeFRiS significantly outperforms state-of-the-art baselines, reducing average response time by 6.4% and energy consumption by 7.2%, while lowering tail latency risk (CVaR$_{0.95}$) by 10.4% and achieving near-zero deadline violations. Furthermore, DeFRiS achieves over 3 times better performance retention as the system scales and over 8 times better stability in adversarial environments compared to the best-performing baseline.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《基于学习的下一代智能网络优化方法》180页
专知会员服务
25+阅读 · 2025年4月4日
《国防和安全系统中的物联网 (IoT): 文献综述》
专知会员服务
32+阅读 · 2023年11月22日
【白皮书】“物联网+区块链”应用与发展白皮书-2019
专知会员服务
94+阅读 · 2019年11月13日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
华为分享 异质图表示学习(异质图神经网络)
图与推荐
14+阅读 · 2020年9月10日
【AIOT】2020年中国智能物联网(AIoT)白皮书|附下载
产业智能官
32+阅读 · 2020年3月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
我国智能网联汽车车路协同发展路线政策及示范环境研究
联邦学习或将助力IoT走出“数据孤岛”?
中国计算机学会
20+阅读 · 2019年3月16日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【物联网】物联网产业现状与技术发展
产业智能官
15+阅读 · 2018年12月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
94+阅读 · 2021年5月17日
VIP会员
相关资讯
华为分享 异质图表示学习(异质图神经网络)
图与推荐
14+阅读 · 2020年9月10日
【AIOT】2020年中国智能物联网(AIoT)白皮书|附下载
产业智能官
32+阅读 · 2020年3月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
我国智能网联汽车车路协同发展路线政策及示范环境研究
联邦学习或将助力IoT走出“数据孤岛”?
中国计算机学会
20+阅读 · 2019年3月16日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【物联网】物联网产业现状与技术发展
产业智能官
15+阅读 · 2018年12月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员