PofoliaPofolia ile paylaşıldı

IEEE Transactions on Wireless Communications· 2020Q1

Hava Üzerinden Hesaplama ile Dağıtık Öğrenme

Federated Learning via Over-the-Air Computation

Kai Yang, Tao Jiang, Yuanming Shi, Zhi Ding

Kısa özet

Kablosuz kanal süperpozisyonunu kullanan yeni bir hava üzerinden hesaplama yaklaşımı, dağıtık öğrenmede daha hızlı küresel model toplama sağlayarak geleneksel yöntemlerden daha iyi performans gösterir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Dağıtık öğrenmede hızlı küresel model toplama için hava üzerinden hesaplama yaklaşımı önerilmektedir.
  • İletişim bant genişliği sınırlamalarının üstesinden gelmek için kablosuz kanal süperpozisyonu ve ortak cihaz seçimi/ışınlama tasarımı kullanılır.
  • Problemi, küresel yakınsama garantilerine sahip yeni bir DC algoritması ile çözülen seyrek ve düşük dereceli bir optimizasyon olarak modeller.
  • Algoritmik avantajlar ve üstün performans, kapsamlı sayısal sonuçlarla gösterilir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

The stringent requirements for low-latency and privacy of the emerging high-stake applications with intelligent devices such as drones and smart vehicles make the cloud computing inapplicable in these scenarios. Instead, edge machine learning becomes increasingly attractive for performing training and inference directly at network edges without sending data to a centralized data center. This stimulates a nascent field termed as federated learning for training a machine learning model on computation, storage, energy and bandwidth limited mobile devices in a distributed manner. To preserve data privacy and address the issues of unbalanced and non-IID data points across different devices, the federated averaging algorithm has been proposed for global model aggregation by computing the weighted average of locally updated model at each selected device. However, the limited communication bandwidth becomes the main bottleneck for aggregating the locally computed updates. We thus propose a novel over-the-air computation based approach for fast global model aggregation via exploring the superposition property of a wireless multiple-access channel. This is achieved by joint device selection and beamforming design, which is modeled as a sparse and low-rank optimization problem to support efficient algorithms design. To achieve this goal, we provide a difference-of-convex-functions (DC) representation for the sparse and low-rank function to enhance sparsity and accurately detect the fixed-rank constraint in the procedure of device selection. A DC algorithm is further developed to solve the resulting DC program with global convergence guarantees. The algorithmic advantages and admirable performance of the proposed methodologies are demonstrated through extensive numerical results.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2020 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Hesaplamalı Mekanik

Computational MechanicsEngineering