Federated Transfer Learning for Intelligent Fault Diagnostics Using Deep Adversarial Networks With Data Privacy

计算机科学 对抗制 初始化 联合学习 稳健性(进化) 一致性(知识库) 学习迁移 人工智能 机器学习 深度学习 信息隐私 方案(数学) 数据挖掘 计算机安全 生物化学 基因 数学分析 化学 程序设计语言 数学
作者
Zhang We,Xiang Li
出处
期刊:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:27 (1): 430-439 被引量:155
标识
DOI:10.1109/tmech.2021.3065522
摘要

Intelligent data-driven machinery fault diagnosis methods have been popularly developed in the past years. While fairly high diagnosis accuracies have been obtained, large amounts of labeled training data are mostly required, which are difficult to collect in practice. The promising collaborative model training solution with multiple users poses high demands on data privacy due to conflict of interests. Furthermore, in the real industries, the data from different users can be usually collected from different machine operating conditions. The domain shift phenomenon and data privacy concern make the joint model training scheme quite challenging. To address this issue, a federated transfer learning method for fault diagnosis is proposed in this article. Different models can be used by different users to enhance data privacy. A federal initialization stage is introduced to keep similar data structures in distributed feature extractions, and a federated communication stage is further implemented using deep adversarial learning. A prediction consistency scheme is also adopted to increase model robustness. Experiments on two real-world datasets suggest the proposed federated transfer learning method is promising for real industrial applications.

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