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非凸损失函数下一次性联邦学习的阶最优界

机器学习 2024-02-07 v3

摘要

我们考虑一次性设置下的联邦学习问题,其中有 mm 台机器,每台机器从非凸损失函数上的未知分布观测到 nn 个样本函数。令 F:[1,1]dRF:[-1,1]^d\to\mathbb{R} 为该未知分布下的期望损失函数。目标是找到 FF 的最小化子的估计。基于其观测,每台机器生成长度为 BB 的有界信号并发送给服务器。服务器收集所有机器的信号并输出 FF 的最小化子的估计。我们证明任何算法的期望损失下界为 max(1/(n(mB)1/d),1/mn)\max\big(1/(\sqrt{n}(mB)^{1/d}), 1/\sqrt{mn}\big),至多相差一个对数因子。然后我们提出一种称为非凸损失函数的多分辨率估计器(MRE-NC)的分布式学习算法,其期望损失在 mnmn 较大时至多相差多对数因子地匹配该下界,从而证明该下界在 mmnn 上是阶最优的。

关键词

引用

@article{arxiv.2108.08677,
  title  = {Order Optimal Bounds for One-Shot Federated Learning over non-Convex Loss Functions},
  author = {Arsalan Sharifnassab and Saber Salehkaleybar and S. Jamaloddin Golestani},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2108.08677},
  year   = {2024}
}