Collaborative Research: CNS Core: Small: Timely Computing and Learning over Communication Networks

合作研究:CNS 核心:小型:通过通信网络进行及时计算和学习

基本信息

  • 批准号:
    2114542
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Due to the large volume of datasets and the stringent communication requirements by modern applications, the exchange of data for learning and computing purposes needs to be done in a timely manner. This project introduces the notion of age of information (AoI), used to assess timeliness in networks, into the study of federated learning (FL), with the aim of providing low-latency and communication-efficient means for data exchange in large-scale FL systems. The proposal focuses on designing novel client scheduling, information quantization and client-server association methods to enable timely FL over wireless communication networks. This research is expected to result in significant broader impacts rendering large-scale deployment of real-time monitoring and information sharing systems using FL. It can potentially impact various applications, including collaborative autonomous driving, precision healthcare, and others. The algorithms, analysis, and experimentation developed will advance the state of the art in communication theory, networking, and machine learning, and would naturally translate into undergraduate and graduate courses taught by the PIs in these areas.The goal of this project is to design and analyze efficient agent scheduling policies and communication schemes that realize the notion of timely FL over communication networks imposing various system level constraints. It includes three principal thrusts. The first thrust focuses on developing various timely and low-latency agent scheduling policies, inspired by the AoI metric, and analyzing their convergence performances. To further improve the communication efficiency, the second thrust investigates novel joint model compression and scheduling approaches to enhance the communication efficiency over unreliable networks while maintaining reasonable FL performance. To cope with the dynamically evolving communication environment, the third thrust develops online learning based agent grouping and model aggregation approaches to enable timely hierarchical FL, where multiple servers are connected together through a hierarchical multihop network. Finally, a thorough validation of the developed algorithms will be performed using real-world datasets and a lab testbed.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
由于现代应用的数据量大,通信要求严格,需要及时地交换用于学习和计算目的的数据。本项目将用于评估网络时效性的信息时代(AoI)概念引入联邦学习(FL)的研究中,目的是为大规模联邦学习系统中的数据交换提供低延迟和通信效率的方法。该方案的重点是设计新的客户端调度、信息量化和客户端-服务器关联方法,以实现无线通信网络上的实时FL。这项研究预计将对使用FL的实时监控和信息共享系统的大规模部署产生重大而广泛的影响。它可能会影响各种应用,包括协作式自动驾驶、精确医疗保健等。所开发的算法、分析和实验将推动通信理论、网络和机器学习的最新技术,并自然地转化为pi在这些领域教授的本科和研究生课程。本计划的目标是设计和分析有效的代理调度策略和通信方案,以在施加各种系统级约束的通信网络上实现及时FL的概念。它包括三个主要推力。第一个重点是受AoI指标的启发,开发各种及时和低延迟的代理调度策略,并分析它们的收敛性能。为了进一步提高通信效率,第二部分研究了新的联合模型压缩和调度方法,以提高不可靠网络下的通信效率,同时保持合理的FL性能。为了应对动态发展的通信环境,第三个重点是开发基于在线学习的代理分组和模型聚合方法,以实现及时的分层FL,其中多个服务器通过分层多跳网络连接在一起。最后,将使用真实世界的数据集和实验室测试平台对开发的算法进行彻底验证。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Heterogeneous Multi-player Multi-armed Bandits: Closing the Gap and Generalization
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chengshuai Shi;Wei Xiong;Cong Shen;Jing Yang
  • 通讯作者:
    Chengshuai Shi;Wei Xiong;Cong Shen;Jing Yang
Reward Teaching for Federated Multi-armed Bandits
FLORAS: Differentially Private Wireless Federated Learning Using Orthogonal Sequences
  • DOI:
    10.1109/icc45041.2023.10278611
  • 发表时间:
    2023-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xizixiang Wei;Tianhao Wang;Ruiquan Huang;Cong Shen;Jing Yang;H. Poor;Charles L. Brown
  • 通讯作者:
    Xizixiang Wei;Tianhao Wang;Ruiquan Huang;Cong Shen;Jing Yang;H. Poor;Charles L. Brown
Federated Linear Contextual Bandits with User-level Differential Privacy
  • DOI:
    10.48550/arxiv.2306.05275
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ruiquan Huang;Huanyu Zhang;Luca Melis;Milan Shen;Meisam Hajzinia;J. Yang
  • 通讯作者:
    Ruiquan Huang;Huanyu Zhang;Luca Melis;Milan Shen;Meisam Hajzinia;J. Yang
Federated Linear Contextual Bandits
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ruiquan Huang;Weiqiang Wu;Jing Yang;Cong Shen
  • 通讯作者:
    Ruiquan Huang;Weiqiang Wu;Jing Yang;Cong Shen
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jing Yang其他文献

Development of stop consonants in three- to six-year-old Mandarin-speaking children.
三至六岁普通话儿童的塞音发展。
Cubatic structural transformation of the packing of granular cylinders
颗粒圆柱体堆积的立体结构变换
  • DOI:
    10.1039/d1sm01440d
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Yunhao Ding;Dianjinfeng Gong;Jing Yang;Zhen Xu;Zhichao Wang;Jianqi Li;Bingwen Hu;Chengjie Xia
  • 通讯作者:
    Chengjie Xia
Adjustment of Al atom migration ability and its effect on the surface morphology of AlN grown on sapphire by metal–organic chemical vapor deposition
金属有机化学气相沉积蓝宝石上Al原子迁移能力的调节及其对AlN表面形貌的影响
  • DOI:
    10.1088/1361-6641/ac19ec
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Yuheng Zhang;Jing Yang;Degang Zhao;Feng Liang;Ping Chen;Zongshun Liu
  • 通讯作者:
    Zongshun Liu
七种长尾山雀(雀形目:长尾山雀科:长尾山雀属)全线粒体基因组序列测定:复制控制区的演化模式研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuan Huang;Nian Liu;Jing Yang;Fumin Lei
  • 通讯作者:
    Fumin Lei
Interactive Design of Products Suitable for the Elderly Under the Smart Pension
智慧养老下适合老年人的产品交互设计

Jing Yang的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jing Yang', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: Optimized Testing Strategies for Fighting Pandemics: Fundamental Limits and Efficient Algorithms
合作研究:抗击流行病的优化测试策略:基本限制和高效算法
  • 批准号:
    2133170
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SWIFT: SMALL: Learning-Efficient Spectrum Access for No-Sensing Devices in Shared Spectrum
合作研究:SWIFT:SMALL:共享频谱中无感知设备的学习高效频谱访问
  • 批准号:
    2030026
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: MLWiNS: Dino-RL: A Domain Knowledge Enriched Reinforcement Learning Framework for Wireless Network Optimization
合作研究:MLWiNS:Dino-RL:用于无线网络优化的领域知识丰富的强化学习框架
  • 批准号:
    2003131
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CNS Core: Medium: When Next Generation Wireless Networks Meet Machine Learning
CNS 核心:中:当下一代无线网络遇到机器学习时
  • 批准号:
    1956276
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of a 3D human in vitro model of pancreatic beta cell health
开发胰腺 β 细胞健康的 3D 人体体外模型
  • 批准号:
    EP/N510099/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Research Grant
CAREER: When Energy Harvesting Meets "Big Data": Designing Smart Energy Harvesting Wireless Sensor Networks
职业:当能量收集遇到“大数据”:设计智能能量收集无线传感器网络
  • 批准号:
    1650299
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SI2-SSE: Collaborative Research: TrajAnalytics: A Cloud-Based Visual Analytics Software System to Advance Transportation Studies Using Emerging Urban Trajectory Data
SI2-SSE:合作研究:TrajAnalytics:基于云的视觉分析软件系统,利用新兴城市轨迹数据推进交通研究
  • 批准号:
    1535081
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: When Energy Harvesting Meets "Big Data": Designing Smart Energy Harvesting Wireless Sensor Networks
职业:当能量收集遇到“大数据”:设计智能能量收集无线传感器网络
  • 批准号:
    1454471
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: Collaborative Research: Visualizing Event Dynamics with Narrative Animation
EAGER:协作研究:用叙事动画可视化事件动态
  • 批准号:
    1352893
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: Link Free Graph Visualization for Exploring Large Complex Graphs
EAGER:用于探索大型复杂图的链接自由图可视化
  • 批准号:
    0946400
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Cell Research
  • 批准号:
    31224802
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research
  • 批准号:
    31024804
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research (细胞研究)
  • 批准号:
    30824808
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
  • 批准号:
    10774081
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: CNS Core: Medium: Reconfigurable Kernel Datapaths with Adaptive Optimizations
协作研究:CNS 核心:中:具有自适应优化的可重构内核数据路径
  • 批准号:
    2345339
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: A Compilation System for Mapping Deep Learning Models to Tensorized Instructions (DELITE)
合作研究:CNS Core:Small:将深度学习模型映射到张量化指令的编译系统(DELITE)
  • 批准号:
    2230945
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: NSF-AoF: CNS Core: Small: Towards Scalable and Al-based Solutions for Beyond-5G Radio Access Networks
合作研究:NSF-AoF:CNS 核心:小型:面向超 5G 无线接入网络的可扩展和基于人工智能的解决方案
  • 批准号:
    2225578
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Movement of Computation and Data in Splitkernel-disaggregated, Data-intensive Systems
合作研究:CNS 核心:媒介:Splitkernel 分解的数据密集型系统中的计算和数据移动
  • 批准号:
    2406598
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: SmartSight: an AI-Based Computing Platform to Assist Blind and Visually Impaired People
合作研究:中枢神经系统核心:小型:SmartSight:基于人工智能的计算平台,帮助盲人和视障人士
  • 批准号:
    2418188
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: Creating An Extensible Internet Through Interposition
合作研究:CNS核心:小:通过介入创建可扩展的互联网
  • 批准号:
    2242503
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: Adaptive Smart Surfaces for Wireless Channel Morphing to Enable Full Multiplexing and Multi-user Gains
合作研究:CNS 核心:小型:用于无线信道变形的自适应智能表面,以实现完全复用和多用户增益
  • 批准号:
    2343959
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: Efficient Ways to Enlarge Practical DNA Storage Capacity by Integrating Bio-Computer Technologies
合作研究:中枢神经系统核心:小型:通过集成生物计算机技术扩大实用 DNA 存储容量的有效方法
  • 批准号:
    2343863
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: A Compilation System for Mapping Deep Learning Models to Tensorized Instructions (DELITE)
合作研究:CNS Core:Small:将深度学习模型映射到张量化指令的编译系统(DELITE)
  • 批准号:
    2341378
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CISE-MSI: RCBP-RF: CNS: ESD4CDaT - Efficient System Design for Cancer Detection and Treatment
合作研究:CISE-MSI:RCBP-RF:CNS:ESD4CDaT - 癌症检测和治疗的高效系统设计
  • 批准号:
    2318573
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了