In collaborative learning with streaming data, nodes (e.g., organizations) jointly and continuously learn a machine learning (ML) model by sharing the latest model updates computed from their latest streaming data. For the more resourceful nodes to be willing to share their model updates, they need to be fairly incentivized. This paper explores an incentive design that guarantees fairness so that nodes receive rewards commensurate to their contributions. Our approach leverages an explore-then-exploit formulation to estimate the nodes' contributions (i.e., exploration) for realizing our theoretically guaranteed fair incentives (i.e., exploitation). However, we observe a "rich get richer" phenomenon arising from the existing approaches to guarantee fairness and it discourages the participation of the less resourceful nodes. To remedy this, we additionally preserve asymptotic equality, i.e., less resourceful nodes achieve equal performance eventually to the more resourceful/"rich" nodes. We empirically demonstrate in two settings with real-world streaming data: federated online incremental learning and federated reinforcement learning, that our proposed approach outperforms existing baselines in fairness and learning performance while remaining competitive in preserving equality.


翻译:在流式数据的协同学习中,节点(如组织)通过共享基于其最新流式数据计算出的最新模型更新,共同且持续地学习一个机器学习模型。为了让资源更丰富的节点愿意分享其模型更新,需要给予它们公平的激励。本文探讨了一种保证公平性的激励设计,使节点能获得与其贡献相称的奖励。我们的方法利用“先探索后利用”的框架来估计节点贡献(即探索阶段),以实现理论上保证的公平激励(即利用阶段)。然而,我们发现现有保证公平性的方法会导致“富者愈富”现象,这阻碍了资源较少节点的参与。为解决此问题,我们额外保留了渐近平等性,即资源较少的节点最终能达到与资源更丰富的“富裕”节点同等的性能。我们在两个基于真实世界流式数据的场景中(联邦在线增量学习和联邦强化学习)进行了实证验证,结果表明我们所提出的方法在公平性和学习性能上均优于现有基线,同时在保持平等性方面也具有竞争力。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
36+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
14+阅读 · 2021年3月10日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
6+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
2+阅读 · 6月21日
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
9+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
11+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
36+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员