Computation and Communication Efficient Federated Learning With Adaptive Model Pruning

计算机科学 修剪 加速 瓶颈 架空(工程) 分布式计算 计算 同步(交流) 过程(计算) 趋同(经济学) 方案(数学) 残余物 机器学习 人工智能 计算机工程 并行计算 计算机网络 算法 频道(广播) 嵌入式系统 农学 数学分析 操作系统 生物 经济 经济增长 数学
作者
Zhida Jiang,Yang Xu,Hongli Xu,Zhiyuan Wang,Jianchun Liu,Qian Chen,Chunming Qiao
出处
期刊:IEEE Transactions on Mobile Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:23 (3): 2003-2021 被引量:53
标识
DOI:10.1109/tmc.2023.3247798
摘要

Federated learning (FL) has emerged as a promising distributed learning paradigm that enables a large number of mobile devices to cooperatively train a model without sharing their raw data. The iterative training process of FL incurs considerable computation and communication overhead. The workers participating in FL are usually heterogeneous and the workers with poor capabilities may become the bottleneck of model training. To address the challenges of resource overhead and system heterogeneity, this article proposes an efficient FL framework, called FedMP, that improves both computation and communication efficiency over heterogeneous workers through adaptive model pruning. We theoretically analyze the impact of pruning ratio on training performance, and employ a Multi-Armed Bandit based online learning algorithm to adaptively determine different pruning ratios for heterogeneous workers, even without any prior knowledge of their capabilities. As a result, each worker in FedMP can train and transmit the sub-model that fits its own capabilities, accelerating the training process without hurting model accuracy. To prevent the diverse structures of pruned models from affecting the training convergence, we further present a new parameter synchronization scheme, called Residual Recovery Synchronous Parallel (R2SP). Besides, our proposed framework can be extended to the peer-to-peer (P2P) setting. Extensive experiments on physical devices demonstrate that FedMP is effective for different heterogeneous scenarios and data distributions, and can provide up to 4.1× speedup compared to the existing FL methods.
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
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
Neoshine完成签到,获得积分10
2秒前
周传强完成签到,获得积分10
2秒前
Dominator完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
研友_Ljb0qL完成签到,获得积分10
3秒前
苗玉完成签到,获得积分10
4秒前
HHHH完成签到,获得积分10
5秒前
孤独的远山完成签到,获得积分10
5秒前
zhen完成签到,获得积分10
5秒前
风趣的碧琴完成签到,获得积分10
6秒前
RYK完成签到 ,获得积分10
7秒前
DanaLin完成签到,获得积分10
8秒前
QSJ完成签到,获得积分10
8秒前
二二完成签到,获得积分10
8秒前
羽扇纶巾发布了新的文献求助10
9秒前
Nara2021完成签到,获得积分10
11秒前
亿点快乐完成签到,获得积分10
11秒前
drleslie完成签到 ,获得积分10
11秒前
阿符家的骡完成签到,获得积分10
11秒前
岩鹰完成签到,获得积分10
12秒前
kk完成签到 ,获得积分10
12秒前
xiaoju发布了新的文献求助10
13秒前
leclerc完成签到,获得积分10
13秒前
CipherSage应助孤星采纳,获得10
13秒前
研友_Lpawrn完成签到,获得积分10
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
yyds完成签到,获得积分10
17秒前
hdc12138完成签到,获得积分10
18秒前
吴晨曦完成签到,获得积分10
18秒前
研友_ZzrWKZ完成签到 ,获得积分10
19秒前
吃了就会胖完成签到 ,获得积分10
19秒前
yummm完成签到 ,获得积分10
20秒前
危机的慕卉完成签到 ,获得积分10
21秒前
Who1990完成签到,获得积分10
21秒前
RichieXU完成签到,获得积分10
21秒前
瀚海的雄狮完成签到,获得积分10
22秒前
付其喜完成签到 ,获得积分10
23秒前
ZHANG完成签到 ,获得积分10
24秒前
水蓝丨剑月完成签到,获得积分10
25秒前
干卿完成签到,获得积分10
25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 Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
From Victimization to Aggression 1000
化妆品原料学 1000
小学科学课程与教学 500
Study and Interlaboratory Validation of Simultaneous LC-MS/MS Method for Food Allergens Using Model Processed Foods 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5645203
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4768026
关于积分的说明 15026718
捐赠科研通 4803706
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2568447
邀请新用户注册赠送积分活动 1525738
关于科研通互助平台的介绍 1485378