FIFL- A fair incentive mechanism for FL

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5星 · 超过95%的资源 需积分: 0 3 下载量 142 浏览量 更新于2023-04-04 收藏 2.2MB PDF 举报
联邦学习FL+激励机制+区块链论文阅读3 论文资源 FIFL: A Fair Incentive Mechanism for Federated Learning FL公平激励机制(多中心FL,无区块链) ### FIFL: 一种面向联邦学习的公平激励机制 #### 概述 联邦学习(Federated Learning, FL)是一种新型的机器学习框架,它允许多个设备在保护数据隐私的同时协同训练高性能模型。该技术将传统的集中式数据处理转变为分布式处理模式,使设备能够利用本地数据进行模型训练,而无需将数据上传到中央服务器。这种方式极大地增强了数据的安全性和隐私保护能力。然而,在实际应用中,如何激励设备积极参与训练过程,并确保参与者的可靠性和有效性成为了一大挑战。 #### 背景与动机 在联邦学习场景下,任务发起者通常需要与参与者共享利润,以此作为他们贡献数据和计算资源的回报。直观来看,如果没有合理的激励机制,设备可能不会愿意参与训练活动。此外,还需要防止恶意参与者通过上传无意义的更新来获得不应得的奖励,甚至损害全局模型的质量。因此,开发一种既能吸引可靠且高效的参与者,又能惩罚和排除恶意参与者的激励机制显得尤为重要。 #### FIFL:一种公平的激励机制 针对上述问题,研究团队提出了一种名为FIFL(Fair Incentive Mechanism for Federated Learning)的公平激励机制。该机制基于动态实时评估方法对参与者进行奖励或惩罚,旨在实现以下目标: - **公平性**:确保每位参与者根据其行为和贡献得到相应的奖励。 - **可靠性**:吸引并保持高质量、可靠的参与者。 - **攻击防御**:识别并惩罚恶意行为,防止其对全局模型造成负面影响。 #### 工作原理 FIFL通过以下几个关键步骤实现其目标: 1. **参与者的评估**:通过对每个参与者的贡献度、准确性和稳定性等方面进行评估,确定其价值。 2. **奖励分配**:基于评估结果,合理分配奖励,确保高价值参与者获得更高的回报。 3. **恶意检测与惩罚**:采用先进的检测算法识别恶意行为,并对这些行为实施惩罚措施。 #### 实验验证 为了验证FIFL的有效性,研究团队进行了理论分析和全面实验。结果显示: - 在可靠的联邦学习环境中,FIFL相比于基线方法,系统收益提高了0.2%至3.4%。 - 在存在攻击者破坏模型性能的不可靠场景下,FIFL的表现比基线方法高出超过46.7%。 这些结果表明,FIFL不仅能够有效地提高系统的整体表现,还能在面对恶意攻击时提供强大的抵御能力。 #### 结论与展望 FIFL作为一种创新性的联邦学习公平激励机制,解决了当前联邦学习领域中的一些核心问题。它不仅提升了参与者的积极性和系统的整体效率,还有效应对了潜在的安全威胁。随着未来联邦学习应用场景的不断扩展,FIFL及其类似机制的应用前景将更加广阔。 #### 关键词 - 联邦学习 (Federated Learning) - 激励机制 (Incentive Mechanism) - 攻击检测 (Attack Detection) ### ACM参考格式 Liang Gao, Li Li\*, Yingwen Chen\*, Wenli Zheng\*, ChengZhong Xu, and MingXu. 2021. FIFL: A Fair Incentive Mechanism for Federated Learning. In 50th International Conference.
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