Partial Synchronization to Accelerate Federated Learning Over Relay-Assisted Edge Networks

计算机科学 继电器 同步(交流) 分布式计算 GSM演进的增强数据速率 传输(电信) 趋同(经济学) 数据同步 计算机网络 人工智能 无线传感器网络 电信 功率(物理) 频道(广播) 物理 量子力学 经济 经济增长
作者
Zhihao Qu,Song Guo,Haozhao Wang,Baoliu Ye,Yi Wang,Albert Y. Zomaya,Bin Tang
出处
期刊:IEEE Transactions on Mobile Computing [IEEE Computer Society]
卷期号:21 (12): 4502-4516 被引量:26
标识
DOI:10.1109/tmc.2021.3083154
摘要

Federated Learning (FL) is a promising machine learning paradigm to cooperatively train a global model with highly distributed data located on mobile devices. Aiming to optimize the communication efficiency for gradient aggregation and model synchronization among large-scale devices, we propose a relay-assisted FL framework. By breaking the traditional transmission-order constraint and exploiting the broadcast characteristic of relay nodes, we design a novel synchronization scheme named Partial Synchronization Parallel (PSP), in which models and gradients are transmitted simultaneously and aggregated at relay nodes, resulting in traffic reduction. We prove that PSP has the same convergence rate as the sequential synchronization approaches via rigorous analysis. To further accelerate the training process, we integrate PSP with any unbiased and error-bounded compression technologies and prove that the convergence properties of the resulting scheme still hold. Extensive experiments are conducted in a distributed cluster environment with real-world datasets and the results demonstrate that our proposed approach reduces the training time up to 37 percent compared to state-of-the-art methods.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
turtle85完成签到 ,获得积分10
1秒前
桃子完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
大太阳完成签到 ,获得积分10
2秒前
369ninja的应助被DoctorSun采纳,获得10
3秒前
calico完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI6.4的应助被DoctorSun采纳,获得30
3秒前
369ninja的应助被DoctorSun采纳,获得10
3秒前
Criminology34的应助被DoctorSun采纳,获得10
3秒前
科研通AI6.2的应助被DoctorSun采纳,获得10
3秒前
369ninja的应助被DoctorSun采纳,获得10
3秒前
yzy完成签到,获得积分10
4秒前
彩色完成签到 ,获得积分10
4秒前
kkyy发布了新的文献求助40
5秒前
聂白晴发布了新的文献求助10
6秒前
Flynut完成签到,获得积分10
6秒前
呼啸的卡冈图雅完成签到,获得积分10
6秒前
光亮的念珍完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
略略略完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
机智茗茗完成签到,获得积分10
8秒前
达尔文1完成签到 ,获得积分10
9秒前
csy完成签到,获得积分10
10秒前
易义德发布了新的文献求助10
10秒前
2ilo_完成签到,获得积分10
11秒前
wnx001111完成签到,获得积分10
11秒前
飞翔的荷兰人完成签到,获得积分10
12秒前
赫连烙完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
zzuzzz完成签到,获得积分10
13秒前
务实尔烟完成签到,获得积分10
13秒前
达尔文完成签到 ,获得积分10
14秒前
反方向的钟完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
易义德发布了新的文献求助10
15秒前
炙热的羽毛完成签到,获得积分10
15秒前
cdercder的应助被大马哈鱼采纳,获得10
15秒前
正文完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8129920
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9532296
关于积分的说明 21593986
捐赠科研通 7711747
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418056
关于科研通互助平台的介绍 2543742
邀请新用户注册赠送积分活动 2459259