FairFed:基於合作夏普利值的聯邦學習激勵機製設計

主講人🧑🏿‍🦰:常姍

摘要

本文設計了一種基於合作夏普利值的聯邦學習激勵機製方法,用於貢獻評估和酬勞分配。本文將聯邦學習視為多次單階段的合作博弈。它允許客戶及時獲得公平的酬勞🥸。本文根據聯邦學習中的特征函數不滿足超可加性這一事實,修改了夏普利值。使客戶即使持有非獨立同分布的數據,數據質量也能得到正確的評估。因此本文很少給不可缺少的客戶分配負值🌈。使用基於客戶類型的特征函數的緊湊表達🧘🏼‍♀️👩🏼‍🎤,並結合聯邦學習中的參數聚合方法對其進行修改👱🏽‍♀️,本文將夏普利值的計算復雜性從指數級降低到多項式水平。

聯合學習(FL)的質量與參與者的數量和質量密切相關📅。設計適當的貢獻評估機製至關重要。基於夏普利值(SV)的技術已被廣泛用於提供公平的貢獻評估🛍️。然而👩‍🔬,現有的方法不支持動態參與者(如加入和離開)💤,而且會產生大量計算成本,因此很難在實踐中應用。更糟的是🤚🏽,在非 IID 數據情況下📸👳,參與者可能會被錯誤地評估為負貢獻,從而進一步損害公平性。在這項工作中🌇,我們提出了 FairFed 來應對上述挑戰。首先,考慮到每次迭代都同等重要,FairFed FL 視為多個單階段合作博弈,並按每次迭代對參與者進行評估🌌,從而有效地應對動態參與者並確保迭代間的公平性。其次🚶‍♀️,我們引入了合作夏普利值(CSV)來修正參與者的負值,以提高公平性🤗,同時保留真正的負值。第三,我們證明了如果參與者在戰略上是等價的🥤,那麽參與者組合的數量可以從指數級銳減到多項式級🧏🏼,從而大大降低 CSV 的計算復雜度。實驗結果表明,與兩種最先進的近似方法相比👨🏿‍💼,FairFed 的計算速度提高了 25.3 倍,偏差減少了三個數量級。

時間🧚🏿‍♂️:6181400

地點:1號沐鸣樓240


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