Efficient Federated Learning With Enhanced Privacy via Lottery Ticket Pruning in Edge Computing

计算机科学 门票 修剪 边缘计算 GSM演进的增强数据速率 计算机安全 信息隐私 隐私保护 计算机网络 理论计算机科学 人工智能 农学 生物
作者
Yifan Shi,Kang Wei,Li Shen,Jun Li,Xueqian Wang,Bo Yuan,Song Guo
出处
期刊:IEEE Transactions on Mobile Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:23 (10): 9946-9958 被引量:3
标识
DOI:10.1109/tmc.2024.3370967
摘要

Federated learning (FL) can train collaboratively with several mobile terminals (MTs), which faces critical challenges in communication, resource, and privacy. Existing privacy-preserving methods usually adopt instance-level differential privacy (DP), which provides a rigorous privacy guarantee but with several bottlenecks: performance degradation, transmission overhead, and resource constraints. Therefore, we propose Fed-LTP, an efficient and privacy-enhanced FL framework with L ottery T icket H ypothesis (LTH) and zero-concentrated D P (zCDP). It generates a pruned global model on the server side and conducts sparse-to-sparse training from scratch with zCDP on the client side. On the server side, two pruning schemes are proposed: (i) the weight-based pruning (LTH) determines the pruned global model structure; (ii) the iterative pruning further shrinks the size of the pruned model. Meanwhile, the performance of Fed-LTP is boosted via model validation based on the Laplace mechanism. On the client side, we use sparse-to-sparse training to solve the resource-constraints issue and provide tighter privacy analysis to reduce the privacy budget. We evaluate the effectiveness of Fed-LTP on several real-world datasets in both independent and identically distributed (IID) and non-IID settings. The results confirm the superiority of Fed-LTP over state-of-the-art (SOTA) methods in communication, computation, and memory efficiencies while realizing a better utility-privacy trade-off.

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
争气完成签到 ,获得积分10
1秒前
Xiaoyisheng完成签到,获得积分10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
希达通完成签到 ,获得积分10
7秒前
alvis完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
哥哥完成签到 ,获得积分10
11秒前
欢呼妙菱完成签到,获得积分10
13秒前
忽晚完成签到 ,获得积分10
13秒前
15秒前
追寻麦片完成签到 ,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
Much完成签到 ,获得积分10
17秒前
典雅问寒应助zongzi12138采纳,获得10
17秒前
活泼草莓完成签到 ,获得积分10
18秒前
纪靖雁完成签到 ,获得积分10
18秒前
掠影完成签到,获得积分10
18秒前
Bake完成签到 ,获得积分10
21秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
21秒前
许xu发布了新的文献求助10
21秒前
田1986完成签到,获得积分10
21秒前
忐忑的书桃完成签到 ,获得积分10
22秒前
知了完成签到 ,获得积分10
23秒前
caicai完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
ylyao完成签到,获得积分10
26秒前
小钥匙完成签到 ,获得积分10
26秒前
27秒前
wxx完成签到,获得积分10
27秒前
应见惯完成签到 ,获得积分10
30秒前
chenyunxia完成签到,获得积分10
31秒前
月冷完成签到 ,获得积分10
32秒前
34秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
34秒前
李y梅子完成签到 ,获得积分10
34秒前
35秒前
俊逸的幻桃完成签到 ,获得积分10
35秒前
DD完成签到 ,获得积分20
36秒前
雨旸时若完成签到,获得积分10
36秒前
安详的冷安完成签到,获得积分10
36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 Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
从k到英国情人 1700
„Semitische Wissenschaften“? 1510
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 5773428
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5611061
关于积分的说明 15431143
捐赠科研通 4905922
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2639929
邀请新用户注册赠送积分活动 1587829
关于科研通互助平台的介绍 1542833