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
清秋完成签到,获得积分10
刚刚
科研完成签到 ,获得积分10
刚刚
ly发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
tyththt发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
希望天下0贩的0应助xx采纳,获得10
2秒前
PQ完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
背后寻云发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
Heisenberg发布了新的文献求助10
3秒前
洛敏夕5743完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
领导范儿应助yml采纳,获得10
4秒前
4秒前
领导范儿应助tianlinghuan采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
核潜艇很优秀完成签到,获得积分0
4秒前
LinYX完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
愉情完成签到,获得积分10
4秒前
xingmeng发布了新的文献求助10
5秒前
徐梁家八蛋完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
美味又健康完成签到 ,获得积分10
5秒前
luoyan应助llkllk采纳,获得10
6秒前
晴天娃娃完成签到,获得积分10
6秒前
CHA发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
乐多发布了新的文献求助10
7秒前
乐观青寒完成签到,获得积分10
7秒前
soundwave完成签到,获得积分10
7秒前
pluto完成签到,获得积分0
7秒前
7秒前
8秒前
YanJinyu完成签到,获得积分10
8秒前
shuang发布了新的文献求助30
8秒前
高分求助中
Clinical Epidemiology: The Essentials, 6e 10000
(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
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 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 6556146
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8340203
关于积分的说明 17868273
捐赠科研通 5674329
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2940461
邀请新用户注册赠送积分活动 1916369
关于科研通互助平台的介绍 1786923