Federated learning (FL) is experiencing a fast booming with the wave of distributed machine learning. In the FL paradigm, the global model is aggregated on the centralized aggregation server according to the parameters of local models instead of local training data, mitigating privacy leakage caused by the collection of sensitive information. With the increased computing and communication capabilities of edge and IoT devices, applying FL on heterogeneous devices to train machine learning models becomes a trend. The synchronous aggregation strategy in the classic FL paradigm cannot effectively use the limited resource, especially on heterogeneous devices, due to its waiting for straggler devices before aggregation in each training round. Furthermore, the disparity of data spread on devices (i.e. data heterogeneity) in real-world scenarios downgrades the accuracy of models. As a result, many asynchronous FL (AFL) paradigms are presented in various application scenarios to improve efficiency, performance, privacy, and security. This survey comprehensively analyzes and summarizes existing variants of AFL according to a novel classification mechanism, including device heterogeneity, data heterogeneity, privacy and security on heterogeneous devices, and applications on heterogeneous devices. Finally, this survey reveals rising challenges and presents potentially promising research directions in this under-investigated field.


翻译:联邦学习正随着分布式机器学习的浪潮迅猛发展。在联邦学习范式中,全局模型在中央聚合服务器上根据本地模型的参数进行聚合,而非依赖本地训练数据,从而减轻了敏感信息收集所导致的隐私泄露问题。随着边缘设备与物联网设备计算与通信能力的提升,将联邦学习应用于异构设备以训练机器学习模型已成为趋势。经典联邦学习范式中的同步聚合策略由于需要在每轮训练中等待掉队设备,无法有效利用有限资源,尤其在异构设备上表现尤为突出。此外,现实场景中设备间数据分布的不均衡性(即数据异质性)会降低模型精度。为此,针对不同应用场景提出了多种异步联邦学习范式,以提升效率、性能、隐私性与安全性。本综述根据一种新颖的分类机制,全面分析与总结了现有异步联邦学习的变体,涵盖设备异质性、数据异质性、异构设备上的隐私性与安全性,以及异构设备上的应用。最后,本综述揭示了该尚未充分研究领域中的新兴挑战,并指出了潜在有价值的研究方向。

0
下载
关闭预览

相关内容

「联邦学习系统攻击与防御技术」最新2023研究综述
专知会员服务
41+阅读 · 2023年3月12日
移动边缘网络中联邦学习效率优化综述
专知会员服务
50+阅读 · 2022年7月9日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月1日
联邦学习研究综述
专知会员服务
151+阅读 · 2021年12月25日
联邦学习智慧医疗综述
专知会员服务
122+阅读 · 2021年11月27日
专知会员服务
94+阅读 · 2021年7月23日
专知会员服务
19+阅读 · 2021年7月20日
专知会员服务
113+阅读 · 2020年11月16日
联邦图机器学习最新综述
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年8月30日
FedGraph2022 | 首届国际联邦图学习研讨会
图与推荐
2+阅读 · 2022年8月9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
【边缘智能】边缘计算驱动的深度学习加速技术
产业智能官
20+阅读 · 2019年2月8日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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 · 2015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
2+阅读 · 2013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
2+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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Life of PII -- A PII Obfuscation Transformer
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月17日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Arxiv
19+阅读 · 2022年10月6日
Arxiv
85+阅读 · 2022年7月16日
VIP会员
最新内容
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
3+阅读 · 7月23日
伊朗不对称防空战略的演进
专知会员服务
4+阅读 · 7月23日
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
10+阅读 · 7月22日
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
15+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
7+阅读 · 7月20日
相关VIP内容
「联邦学习系统攻击与防御技术」最新2023研究综述
专知会员服务
41+阅读 · 2023年3月12日
移动边缘网络中联邦学习效率优化综述
专知会员服务
50+阅读 · 2022年7月9日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月1日
联邦学习研究综述
专知会员服务
151+阅读 · 2021年12月25日
联邦学习智慧医疗综述
专知会员服务
122+阅读 · 2021年11月27日
专知会员服务
94+阅读 · 2021年7月23日
专知会员服务
19+阅读 · 2021年7月20日
专知会员服务
113+阅读 · 2020年11月16日
相关资讯
联邦图机器学习最新综述
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年8月30日
FedGraph2022 | 首届国际联邦图学习研讨会
图与推荐
2+阅读 · 2022年8月9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
【边缘智能】边缘计算驱动的深度学习加速技术
产业智能官
20+阅读 · 2019年2月8日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
0+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2013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
2+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 · 2011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