“联邦学习通过允许设备在保持数据本地的情况下共同学习共享模型,在边缘设备上实现。相较于将敏感数据集中存储在服务器上,边缘设备在自己的数据上进行计算,并仅将模型更新(如梯度或权重)分享给中央服务器。这一过程减少了数据传输,增强了隐私性,并使得从分布在多个设备之间的多样化数据集中学习成为可能。例如,在一个预测文本的智能手机应用中,每个设备可以基于其个体的打字数据进行训练,从而在不将个人文本输入发送到中央服务器的情况下改善模型。
联邦学习的实现通常从在中央服务器上初始化一个全局模型开始。然后,服务器将模型参数传达给参与的边缘设备。每个设备利用这些参数根据其本地数据(可能包括用户交互或传感器读数)来微调模型。在指定的训练时间后,设备将更新的参数发送回服务器,而不是发送原始数据。服务器对这些更新进行聚合,通常是取平均,以创建一个新的全局模型,反映所有设备获得的知识。例如,在一个医疗应用中,不同的设备可能会从个别患者的数据中学习,而不共享敏感的健康信息。
最后,更新以循环的方式迭代处理,使得模型随着时间的推移不断改善。管理同步和设备参与是至关重要的,因为并非所有设备都会同时在线。像模型平均和安全聚合这样的技术可以在这个过程中提高效率和数据安全性。通过使用为联邦学习设计的框架和库,比如TensorFlow Federated或PySyft,开发者可以简化实现的复杂性,专注于优化模型的性能和准确性。这种方法使得边缘设备能够在保持用户隐私的同时,从本地化的经验中共同受益。”