Machine learning (ML) based indoor localization solutions are critical for many emerging applications, yet their efficacy is often compromised by hardware/software variations across mobile devices (i.e., device heterogeneity) and the threat of ML data poisoning attacks. Conventional methods aimed at countering these challenges show limited resilience to the uncertainties created by these phenomena. In response, in this paper, we introduce SAFELOC, a novel framework that not only minimizes localization errors under these challenging conditions but also ensures model compactness for efficient mobile device deployment. Our framework targets a distributed and co-operative learning environment that uses federated learning (FL) to preserve user data privacy and assumes heterogeneous mobile devices carried by users (just like in most real-world scenarios). Within this heterogeneous FL context, SAFELOC introduces a novel fused neural network architecture that performs data poisoning detection and localization, with a low model footprint. Additionally, a dynamic saliency map-based aggregation strategy is designed to adapt based on the severity of the detected data poisoning scenario. Experimental evaluations demonstrate that SAFELOC achieves improvements of up to 5.9x in mean localization error, 7.8x in worst-case localization error, and a 2.1x reduction in model inference latency compared to state-of-the-art indoor localization frameworks, across diverse building floorplans, mobile devices, and ML data poisoning attack scenarios.


翻译:基于机器学习(ML)的室内定位解决方案对许多新兴应用至关重要,但其效能常因移动设备间的硬件/软件差异(即设备异构性)以及ML数据投毒攻击的威胁而受损。旨在应对这些挑战的传统方法对这些现象所产生的不确定性表现出有限的韧性。为此,本文中我们提出了SAFELOC,这是一个新颖的框架,它不仅能在这些挑战性条件下最小化定位误差,还能确保模型紧凑性以便于在移动设备上高效部署。我们的框架针对一个分布式协同学习环境,该环境利用联邦学习(FL)来保护用户数据隐私,并假设用户携带异构的移动设备(正如大多数现实场景一样)。在此异构FL背景下,SAFELOC引入了一种新颖的融合神经网络架构,该架构以较低的模型占用空间执行数据投毒检测与定位。此外,设计了一种基于动态显著图的聚合策略,该策略能够根据检测到的数据投毒场景的严重程度进行自适应调整。实验评估表明,与最先进的室内定位框架相比,SAFELOC在不同的建筑平面图、移动设备和ML数据投毒攻击场景下,实现了平均定位误差高达5.9倍的提升,最坏情况定位误差高达7.8倍的提升,以及模型推理延迟2.1倍的降低。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员