SPACE: fully decentralised distributed learning for tradeoff of privacy, accuracy, communication complexity, and efficiency

SPACE:完全去中心化的分布式学习,以权衡隐私、准确性、通信复杂性和效率

基本信息

  • 批准号:
    10046257
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.14万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    CR&D Bilateral
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Training data of a machine learning application may be collected from geographically different places, but transferring distributed data to a central server for training can be legally or practically impossible. This has led to a fast-growing area in machine learning, i.e., federated learning. However, it was discovered that the federated learning in its original form, where a server iteratively aggregates local gradients received from the distributed users, may suffer from privacy leakage as an attacker can infer sensitive information from the local gradients. Since then, many improvements have been presented to mitigate this privacy leakage, but they often achieve better privacy with the compromise of other critical properties such as the accuracy and communication complexity. In this paper, we propose a novel solution that is based on a fully decentralised distributed learning. Our solution enables the optimisation over, and achieve a balance between, multiple properties, including privacy preservation, accuracy, communication complexity, efficiency, and tolerance to user failures. Our solution proceeds by first synthesising a communication topology between users according to the required properties and then applying a fully decentralised distributed learning where the server is not involved in the computation. In the decentralised learning, the aggregation of local gradients is reduced to a distributed consensus between users. Finally, the agreed value of the users is sent to the server after added a differential privacy noise. We are conducting experiments on both use cases in the US/UK privacy enhancing technologies challenge to validate our solution.
机器学习应用程序的培训数据可以从地理上不同的地方收集,但是将分布式数据传输到中央服务器进行培训是合法或实际上是不可能的。这导致了机器学习的快速发展领域,即联合学习。但是,发现以原始形式的联合学习,服务器迭代地汇总了从分布式用户接收的本地梯度,可能会遭受隐私泄漏,因为攻击者可以从本地梯度中推断敏感信息。从那时起,已经提出了许多改进,以减轻这种隐私泄漏,但是由于精度和沟通复杂性等其他关键属性的妥协,它们通常会获得更好的隐私。在本文中,我们提出了一种基于完全分散的分布式学习的新颖解决方案。我们的解决方案可以优化并在多个属性之间达到平衡,包括隐私保护,准确性,沟通复杂性,效率和对用户失败的耐受性。我们的解决方案是通过首先根据所需属性综合用户之间的通信拓扑来进行的,然后应用完全分散的分布式学习,其中服务器不参与计算。在分散的学习中,将本地梯度的聚合减少为用户之间的分布式共识。最后,在添加了不同的隐私噪声后,将用户的商定价值发送到服务器。我们正在对美国/英国隐私增强技术的两种用例进行实验,以验证我们的解决方案。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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

{{ 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 }}

其他文献

Tetraspanins predict the prognosis and characterize the tumor immune microenvironment of glioblastoma.
  • DOI:
    10.1038/s41598-023-40425-w
  • 发表时间:
    2023-08-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
Axotomy induces axonogenesis in hippocampal neurons through STAT3.
  • DOI:
    10.1038/cddis.2011.59
  • 发表时间:
    2011-06-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
  • 通讯作者:

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('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

基于靶向代谢组学对携带MYH7基因突变的肥厚型心肌病患者不完全外显的机制研究
  • 批准号:
    82371974
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
不完全多源异构信息驱动的动态应急救援路径融合模型研究
  • 批准号:
    62363016
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
动态牵制策略下复杂网络的完全分布式弹性估计与同步控制
  • 批准号:
    62303434
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
不完全EMT状态调控肿瘤相关中性粒细胞铁死亡介导口腔鳞癌免疫逃逸的分子机制研究
  • 批准号:
    82303193
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
武装化溶瘤病毒M1重编程IL18配体-受体相互作用实现对恶性肿瘤持久完全缓解的机制研究
  • 批准号:
    82373285
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

SPACE: fully decentralised distributed learning for tradeoff of privacy, accuracy, communication complexity, and efficiency
SPACE:完全去中心化的分布式学习,以权衡隐私、准确性、通信复杂性和效率
  • 批准号:
    900261
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Study of the influence process of perfectionism of over adaptation
过度适应的完美主义影响过程研究
  • 批准号:
    22K03171
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research on the global structure of solutions and their stability for nonlocal boundary value problems by using elliptic functions
利用椭圆函数研究非局部边值问题解的全局结构及其稳定性
  • 批准号:
    19K03593
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Perfect Tracking Control by PWM-Type Input
通过 PWM 型输入实现完美跟踪控制
  • 批准号:
    19K04438
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
On the Relationship between Higher Moments in Consumption Growth Rate at a Household Level and Asset Returns
家庭层面消费增速高点与资产回报的关系
  • 批准号:
    18K01699
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 7.14万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了