Communication-efficient federated learning via knowledge distillation

联合学习 计算机科学 个性化 原始数据 蒸馏 传播模式 分布式学习 分布式计算 机器学习 人工智能 万维网 心理学 教育学 化学 有机化学 沟通 社会学 程序设计语言
作者
Chuhan Wu,Fangzhao Wu,Lingjuan Lyu,Yongfeng Huang,Xing Xie
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:13 (1): 2032-2032 被引量:421
标识
DOI:10.1038/s41467-022-29763-x
摘要

Abstract Federated learning is a privacy-preserving machine learning technique to train intelligent models from decentralized data, which enables exploiting private data by communicating local model updates in each iteration of model learning rather than the raw data. However, model updates can be extremely large if they contain numerous parameters, and many rounds of communication are needed for model training. The huge communication cost in federated learning leads to heavy overheads on clients and high environmental burdens. Here, we present a federated learning method named FedKD that is both communication-efficient and effective, based on adaptive mutual knowledge distillation and dynamic gradient compression techniques. FedKD is validated on three different scenarios that need privacy protection, showing that it maximally can reduce 94.89% of communication cost and achieve competitive results with centralized model learning. FedKD provides a potential to efficiently deploy privacy-preserving intelligent systems in many scenarios, such as intelligent healthcare and personalization.
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