Noisy labels in distributed datasets induce severe local overfitting and consequently compromise the global model in federated learning (FL). Most existing solutions rely on selecting clean devices or aligning with public clean datasets, rather than endowing the model itself with robustness. In this paper, we propose FedCova, a dependency-free federated covariance learning framework that eliminates such external reliances by enhancing the model's intrinsic robustness via a new perspective on feature covariances. Specifically, FedCova encodes data into a discriminative but resilient feature space to tolerate label noise. Built on mutual information maximization, we design a novel objective for federated lossy feature encoding that relies solely on class feature covariances with an error tolerance term. Leveraging feature subspaces characterized by covariances, we construct a subspace-augmented federated classifier. FedCova unifies three key processes through the covariance: (1) training the network for feature encoding, (2) constructing a classifier directly from the learned features, and (3) correcting noisy labels based on feature subspaces. We implement FedCova across both symmetric and asymmetric noisy settings under heterogeneous data distribution. Experimental results on CIFAR-10/100 and real-world noisy dataset Clothing1M demonstrate the superior robustness of FedCova compared with the state-of-the-art methods.


翻译:分布式数据集中的噪声标签会引发严重的局部过拟合,进而损害联邦学习(FL)中的全局模型。现有解决方案大多依赖于选择干净设备或与公开干净数据集对齐,而非赋予模型自身鲁棒性。本文提出FedCova,一种无依赖的联邦协方差学习框架,通过从特征协方差的新视角增强模型内在鲁棒性,从而消除此类外部依赖。具体而言,FedCova将数据编码至一个具有判别力且对标签噪声具备容忍性的特征空间。基于互信息最大化原理,我们设计了一种新颖的联邦有损特征编码目标函数,该函数仅依赖于类别特征协方差并包含误差容忍项。利用协方差表征的特征子空间,我们构建了一个子空间增强的联邦分类器。FedCova通过协方差统一了三个关键过程:(1)训练特征编码网络,(2)直接从学习到的特征构建分类器,以及(3)基于特征子空间校正噪声标签。我们在异构数据分布下的对称与非对称噪声设置中实现了FedCova。在CIFAR-10/100及真实噪声数据集Clothing1M上的实验结果表明,相较于现有先进方法,FedCova具有更优越的鲁棒性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CVPR2023】带有噪声标签的孪生对比学习
专知会员服务
33+阅读 · 2023年3月16日
【MIT博士论文】联邦学习实用方法,143页pdf
专知会员服务
66+阅读 · 2022年9月24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
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
模型攻击:鲁棒性联邦学习研究的最新进展
机器之心
35+阅读 · 2020年6月3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
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
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
3+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
9+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
6+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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
3+阅读 · 4月20日
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
1+阅读 · 4月20日
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
7+阅读 · 4月20日
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
5+阅读 · 4月20日
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
5+阅读 · 4月20日
《提升生成模型的安全性与保障》博士论文
专知会员服务
5+阅读 · 4月20日
美国当前高超音速导弹发展概述
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
无人机蜂群建模与仿真方法
专知会员服务
14+阅读 · 4月19日
相关基金
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
3+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
9+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
6+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员