Federated learning (FL) is an emerging machine learning paradigm designed to address the challenge of data silos, attracting considerable attention. However, FL encounters persistent issues related to fairness and data privacy. To tackle these challenges simultaneously, we propose a fairness-aware federated learning algorithm called FedFair. Building on FedFair, we introduce differential privacy to create the FedFDP algorithm, which addresses trade-offs among fairness, privacy protection, and model performance. In FedFDP, we developed a fairness-aware gradient clipping technique to explore the relationship between fairness and differential privacy. Through convergence analysis, we identified the optimal fairness adjustment parameters to achieve both maximum model performance and fairness. Additionally, we present an adaptive clipping method for uploaded loss values to reduce privacy budget consumption. Extensive experimental results show that FedFDP significantly surpasses state-of-the-art solutions in both model performance and fairness.


翻译:联邦学习(FL)是一种新兴的机器学习范式,旨在应对数据孤岛挑战,已引起广泛关注。然而,FL持续面临公平性与数据隐私相关的问题。为同时应对这些挑战,我们提出了一种名为FedFair的公平感知联邦学习算法。基于FedFair,我们引入差分隐私构建了FedFDP算法,该算法解决了公平性、隐私保护与模型性能之间的权衡问题。在FedFDP中,我们开发了一种公平感知梯度裁剪技术,以探索公平性与差分隐私之间的关系。通过收敛性分析,我们确定了实现模型性能与公平性最大化的最优公平性调节参数。此外,我们提出了一种针对上传损失值的自适应裁剪方法,以降低隐私预算消耗。大量实验结果表明,FedFDP在模型性能与公平性方面均显著优于现有最优解决方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】联邦学习:方法和应用的综合概述
专知会员服务
149+阅读 · 2022年7月14日
亚马逊最新《联邦学习》简明综述
专知会员服务
85+阅读 · 2022年2月6日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
92+阅读 · 2020年12月2日
专知会员服务
113+阅读 · 2020年11月16日
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月7日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知
16+阅读 · 2022年4月1日
联邦学习研究综述
专知
11+阅读 · 2021年12月25日
联邦学习安全与隐私保护研究综述
专知
12+阅读 · 2020年8月7日
【资源】联邦学习相关文献资源大列表
专知
10+阅读 · 2020年2月25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
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 27分钟前
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 29分钟前
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
2+阅读 · 41分钟前
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22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
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员