Evfl: hacia un aprendizaje federado verificable eficiente a través de la reutilización de parámetros y la esparcificación adaptativa
Autores: Wu, Jianping; Wu, Chunming; Chen, Chaochao; Jin, Jiahe; Zhou, Chuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evfl: hacia un aprendizaje federado verificable eficiente a través de la reutilización de parámetros y la esparcificación adaptativa
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Aprendizaje federado
Internet industrial de las cosas
Envenenamiento de datos
Envenenamiento de modelos
Aprendizaje federado verificable
Esparsificación de gradiente adaptativo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El aprendizaje federado (FL) demuestra un potencial significativo en entornos de Internet Industrial de las Cosas (IIoT), ya que permite a múltiples instituciones construir conjuntamente un modelo de aprendizaje compartido intercambiando parámetros del modelo o actualizaciones de gradiente sin necesidad de transmitir datos sin procesar. Sin embargo, el FL enfrenta riesgos relacionados con el envenenamiento de datos y el envenenamiento del modelo. Para abordar estos problemas, proponemos un método eficiente de aprendizaje federado verificable (EVFL), que integra la esparsificación adaptativa de gradientes (AdaGS), firmas de Boneh-Lynn-Shacham (BLS) y cifrado completamente homomórfico (FHE). La combinación de firmas BLS y el algoritmo AdaGS se utiliza para construir un protocolo de agregación seguro. Estos protocolos verifican la integridad de los parámetros cargados por agentes industriales y la consistencia de los resultados de agregación del servidor. Los experimentos de simulación demuestran que el algoritmo AdaGS reduce significativamente la sobrecarga de verificación a través de la esparsificación y reutilización de parámetros. Nuestro algoritmo propuesto logra una mejor eficiencia de verificación en comparación con las soluciones existentes.
Descripción
El aprendizaje federado (FL) demuestra un potencial significativo en entornos de Internet Industrial de las Cosas (IIoT), ya que permite a múltiples instituciones construir conjuntamente un modelo de aprendizaje compartido intercambiando parámetros del modelo o actualizaciones de gradiente sin necesidad de transmitir datos sin procesar. Sin embargo, el FL enfrenta riesgos relacionados con el envenenamiento de datos y el envenenamiento del modelo. Para abordar estos problemas, proponemos un método eficiente de aprendizaje federado verificable (EVFL), que integra la esparsificación adaptativa de gradientes (AdaGS), firmas de Boneh-Lynn-Shacham (BLS) y cifrado completamente homomórfico (FHE). La combinación de firmas BLS y el algoritmo AdaGS se utiliza para construir un protocolo de agregación seguro. Estos protocolos verifican la integridad de los parámetros cargados por agentes industriales y la consistencia de los resultados de agregación del servidor. Los experimentos de simulación demuestran que el algoritmo AdaGS reduce significativamente la sobrecarga de verificación a través de la esparsificación y reutilización de parámetros. Nuestro algoritmo propuesto logra una mejor eficiencia de verificación en comparación con las soluciones existentes.