Special Topics in Federated Learning
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694-699

Efficient federated learning: norm-weighted aggregation algorithm

Efficient federated learning: norm-weighted aggregation algorithm
Chen Pana,b
Zhang Hengrua,b
Min Fana,b
a. School of Computer Science, b. Laboratory of Machine Learning, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China

摘要

In federated learning, the non-independent and identically distributed(non-IID) data across clients leads to slower convergence of the global model and significantly increases communication costs. Existing methods collect information about the label distribution of clients to determine aggregation weights for local models, accelerating convergence, but this may leak clients' privacy. To address the slower convergence caused by non-IID data without leaking clients' privacy, this paper proposed the FedNA aggregation algorithm. FedNA achieved this goal in two ways. Firstly, it assigned aggregation weights based on the L1 norm of the class weight updates of local models to retain their contributions. Secondly, it set the class weight updates corresponding to missing classes at the clients to 0 to mitigate their impact on aggregation. Experiments were conducted under four different data distributions on two datasets. The results show that compared to FedAvg, the FedNA algorithm can reduce the number of iterations required to reach steady state by 890 at best, lowering communication costs by 44.5%. FedNA maintains clients' privacy while accelerating the convergence of the global model and decreasing communication costs. It is suitable for situations that need to protect clients privacy and are sensitive to communication efficiency.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(61902328)
南充市科技局应用基础研究项目(SXHZ040,SXHZ051)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.07.0327
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2024年第41卷 第3期
所属栏目: Special Topics in Federated Learning
出版页码: 694-699
文章编号: 1001-3695(2024)03-008-0694-06

发布历史

[2023-11-01] Accepted Paper
[2024-03-05] Printed Article

引用本文

陈攀, 张恒汝, 闵帆. 高效联邦学习:范数加权聚合算法 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (3): 694-699. (Chen Pan, Zhang Hengru, Min Fan. Efficient federated learning: norm-weighted aggregation algorithm [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (3): 694-699. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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