Energy-Aware, Device-to-Device Assisted Federated Learning in Edge Computing

计算机科学 边缘设备 边缘计算 上传 推论 启发式 GSM演进的增强数据速率 人工智能 移动边缘计算 深度学习 能源消耗 供应 人工神经网络 移动设备 高效能源利用 机器学习 计算机网络 云计算 操作系统 生物 生态学 电气工程 工程类
作者
Yuchen Li,Weifa Liang,Jing Li,Xiuzhen Cheng,Dongxiao Yu,Albert Y. Zomaya,Song Guo
出处
期刊:IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:34 (7): 2138-2154 被引量:6
标识
DOI:10.1109/tpds.2023.3277423
摘要

The surging of deep learning brings new vigor and vitality to shape the prospect of intelligent Internet of Things (IoT), and the rise of edge intelligence enables provisioning real-time deep neural network (DNN) inference services for mobile users. To perform efficient and effective DNN model training in edge computing environments while preserving training data security and privacy of IoT devices, federated learning has been envisioned as an ideal learning paradigm for this purpose. In this article, we study energy-aware DNN model training in edge computing. We first formulate a novel energy-aware, Device-to-Device (D2D) assisted federated learning problem with the aim to minimize the global loss of a training DNN model, subject to bandwidth capacity on an edge server and energy capacity on each IoT device. We then devise a near-optimal learning algorithm for the problem when the training data follows the i.i.d. data distribution. The crux of the proposed algorithm is to explore using the energy of neighboring devices of each device for its local model uploading, by reducing the problem to a series of weighted maximum matching problems in corresponding auxiliary graphs. We also consider the problem without the assumption of the i.i.d. data distribution, for which we propose an efficient heuristic algorithm. We finally evaluate the performance of the proposed algorithms through experimental simulations. Experimental results show that the proposed algorithms are promising.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
暮霭沉沉应助Felix采纳,获得10
7秒前
8秒前
luna完成签到,获得积分10
10秒前
xtt完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
晨曦发布了新的文献求助10
12秒前
会撒娇的书白完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
安静海菡发布了新的文献求助10
16秒前
19秒前
20秒前
我是sci大王完成签到,获得积分20
20秒前
设计师做做人完成签到,获得积分10
20秒前
小旭vip完成签到 ,获得积分10
21秒前
晨曦完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
Gryphon完成签到,获得积分10
25秒前
dyf完成签到 ,获得积分10
28秒前
YUYI完成签到,获得积分10
28秒前
31秒前
此木完成签到 ,获得积分10
33秒前
得不到发布了新的文献求助10
33秒前
莫西莫西发布了新的文献求助10
34秒前
顺心安荷发布了新的文献求助10
35秒前
kiki发布了新的文献求助10
36秒前
38秒前
科研通AI2S应助蛋壳柯采纳,获得10
38秒前
Owen应助surong采纳,获得10
39秒前
传统的妖妖完成签到,获得积分20
40秒前
xiaosun完成签到,获得积分0
41秒前
42秒前
43秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
不配.应助科研通管家采纳,获得30
43秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
43秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
深情安青应助yiding采纳,获得10
44秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3155850
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2807060
关于积分的说明 7871807
捐赠科研通 2465463
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1312240
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 629958
版权声明 601905