Multi-player evolutionary game of federated learning incentive mechanism based on system dynamics

计算机科学 激励 进化稳定策略 理论(学习稳定性) 机制(生物学) 概化理论 过程(计算) 进化博弈论 博弈论 人工智能 机器学习 微观经济学 经济 心理学 哲学 发展心理学 操作系统 认识论
作者
Pengxi Yang,Hua Zhang,Fei Gao,Yang Xu,Zhengping Jin
出处
期刊:Neurocomputing [Elsevier BV]
卷期号:557: 126739-126739
标识
DOI:10.1016/j.neucom.2023.126739
摘要

Federated learning has emerged as a new way of data sharing. The participants in the federation tend to choose different strategies based on their benefits, which is formalized into an evolutionary game model. Existing techniques can limit the malicious behavior of participants by detecting betrayers or weakening their influence. The problem that whether there is an incentive mechanism which makes participants spontaneously choose to cooperate honestly and maintains the stability of the federated learning system is urgent. In this paper, we develop a multi-player evolutionary game model in federated learning. We model the federated learning process by evaluating the payoffs of the central server, internal clients, and external clients. The stability of the federated learning system in the long-term dynamics process is assessed by seeking the evolutionarily stable equilibrium solutions. In this paper, mathematical reasoning and computer simulation are combined to analyze the impact of reward and punishment strategies in incentive mechanisms on the game process and game equilibrium. An incentive mechanism is designed to achieve evolutionarily stable equilibrium while make most clients join the federation spontaneously and cooperate honestly. Finally, the effectiveness, stability, and generalizability of this incentive mechanism are verified by sensitivity analysis and Lyapunov stability theory.

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
CHen完成签到,获得积分20
1秒前
不怕困难发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
炼丹发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
玛卡巴卡发布了新的文献求助10
6秒前
寻123发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
taoyanaojiao完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
Ava应助hanghang采纳,获得10
9秒前
12秒前
慕青应助炼丹采纳,获得30
12秒前
YKX完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
swx完成签到,获得积分10
13秒前
来福发布了新的文献求助10
14秒前
成就的蓝发布了新的文献求助10
14秒前
西红柿完成签到,获得积分10
15秒前
科研通AI6.2应助赵医生采纳,获得10
15秒前
15秒前
16秒前
orixero应助小陈采纳,获得10
17秒前
路见不平发布了新的文献求助30
18秒前
西红柿发布了新的文献求助10
19秒前
行者风完成签到,获得积分10
19秒前
Jin发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
彭于晏应助大力的鱼采纳,获得10
21秒前
安琪完成签到,获得积分10
21秒前
oc芊芊完成签到,获得积分20
21秒前
不怕困难完成签到,获得积分10
22秒前
lyy发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
24秒前
trust关注了科研通微信公众号
24秒前
25秒前
25秒前
美好的莫英完成签到,获得积分10
26秒前
F0xEr发布了新的文献求助10
27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
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Materials selection in mechanical design 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6506434
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8300216
关于积分的说明 17718420
捐赠科研通 5606839
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2920772
邀请新用户注册赠送积分活动 1897902
关于科研通互助平台的介绍 1760301