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LOGO-CL: Accelerating semi-supervised federated learning in edge computing
DOI:10.1016/j.comnet.2025.111496.png)
摘要
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联邦学习(FL)在边缘计算中跨客户端训练模型方面获得了重要关注。标注数据的稀缺性为联邦学习在专业领域(如医学诊断)带来了关键挑战,这促使联邦半监督学习(FSSL)的发展以利用未标注数据。尽管先前的工作能够充分利用未标注数据,但它们不可避免地面临两大固有挑战:通信资源有限和数据异质性。现有的FSSL方法通常在训练过程中为全局更新频率和/或本地更新频率分配固定值,并忽略了未标注数据分布的影响,这严重阻碍了收敛稳定性和训练效率。为解决这些问题,我们提出了一种新型FSSL框架,称为LOGO-CL。具体而言,我们通过分析这两个超参数对训练过程的耦合影响,联合优化本地和全局更新频率。我们开发了一种基于多臂赌博机(MAB)的在线算法,以自适应地确定多样化的本地更新频率以及适当的全局更新频率,从而提高训练效率。此外,LOGO-CL利用对比学习技术,通过在全局和本地训练过程中引入正则化项,缓解未标注数据异质性的影响,确保在数据分布不平衡时仍具有鲁棒性。大量实验表明,与基线方法相比,当达到相同目标精度时,LOGO-CL实现了2.3倍的模型训练加速,并将通信成本降低了44%。此外,在具有中等噪声的数据集上,LOGO-CL将模型精度提高了高达4.8%。
期刊
IF:
4.6
论文数:
1.7K
被引数:
1.6W
机构
暂无机构信息
引用论文
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