Foundation Models (FMs), such as BERT, GPT, ViT, and CLIP, have demonstrated remarkable success in a wide range of applications, driven by their ability to leverage vast amounts of data for pre-training. However, optimizing FMs often requires access to sensitive data, raising privacy concerns and limiting their applicability in certain domains. In this paper, we introduce the concept of Federated Foundation Models (FFMs), a novel approach that combines the benefits of FMs and Federated Learning (FL) to enable privacy-preserving and collaborative learning across multiple institutions. We discuss the potential benefits and challenges of integrating FL into the lifespan of FMs, covering pre-training, fine-tuning, and application. We further provide formal definitions of FFM tasks, including FFM pre-training, FFM fine-tuning, and federated prompt engineering, allowing for more personalized and context-aware models while maintaining data privacy. Moreover, we explore the possibility of continual/lifelong learning in FFMs, as increased computational power at the edge unlocks the potential for optimizing FMs using newly generated private data at edges. We present experiments and evaluations comparing the performance of FFMs to traditional FMs on various downstream tasks, demonstrating the effectiveness of our approach in preserving privacy, reducing overfitting, and improving model generalizability. The proposed Federated Foundation Models offer a flexible and scalable framework for training large language models in a privacy-preserving manner, paving the way for future advancements in both FM pre-training and federated learning.


翻译:基础模型(Foundation Models, FMs),如BERT、GPT、ViT和CLIP,凭借其利用海量数据进行预训练的能力,已在广泛的应用中展现出卓越成效。然而,优化基础模型通常需要访问敏感数据,这引发了隐私担忧,并限制了其在特定领域的适用性。本文提出联邦基础模型(Federated Foundation Models, FFMs)这一概念,这是一种结合了基础模型与联邦学习(Federated Learning, FL)优势的新方法,旨在实现跨多个机构的隐私保护与协同学习。我们探讨了将联邦学习融入基础模型全生命周期(涵盖预训练、微调及应用)的潜在优势与挑战。我们进一步给出了联邦基础模型任务的正式定义,包括FFM预训练、FFM微调及联邦提示工程(federated prompt engineering),从而在维护数据隐私的同时,实现更具个性化和上下文感知的模型。此外,我们探索了FFM中持续/终身学习的可能性,因为边缘计算能力的提升为利用边缘新生成的私有数据优化基础模型释放了潜力。我们通过实验与评估,将FFM与传统FM在多种下游任务上的性能进行对比,证明了本方法在保护隐私、减少过拟合及提升模型泛化能力方面的有效性。所提出的联邦基础模型为以隐私保护方式训练大型语言模型提供了一个灵活且可扩展的框架,为基础模型预训练和联邦学习的未来发展铺平了道路。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【ICDM 2022教程】图挖掘中的公平性:度量、算法和应用
专知会员服务
28+阅读 · 2022年12月26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
最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
326+阅读 · 2020年11月26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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+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
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+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 · 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 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月5日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月31日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+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 · 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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员