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1. 基于1‑bit压缩感知的高效无线联邦学习算法
章振宇, 谭国平, 周思源
《计算机应用》唯一官方网站    2022, 42 (6): 1675-1682.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2021061374
摘要390)   HTML20)    PDF (2504KB)(148)    收藏

在无线联邦学习(FL)的架构中,用户端与服务器端之间需要持续交换模型参数数据来实现模型的更新,因此会对用户端造成较大的通信开销和功率消耗。目前已经有多种通过数据量化以及数据稀疏化来降低通信开销的方法。为了进一步降低通信开销,提出了一种基于1?bit压缩感知的无线FL算法。在无线FL架构的上行链路中,这种算法首先在用户端记录其本地模型数据的更新参数,包括更新幅值和趋势;接着对幅值和趋势信息进行稀疏化,并确定更新所需的阈值;最后对更新趋势信息进行1?bit压缩感知,从而压缩上行数据。在此基础上,通过设置动态阈值的方法进一步压缩数据大小。在MNIST数据集上的实验结果表明:引入动态阈值的1?bit压缩感知过程能够获得与无损传输过程相同的效果,在FL应用的上行通信过程中能将用户端需要传输的模型参数数据量降低至不采用该方法的标准FL过程的1/25;而在全局模型训练到相同水平时,能将用户上传数据总大小降低至原来的2/11,将传输能耗降低至原来的1/10。

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2. 智能计算服务的需求获取方法
汪烨, 周澳回, 周思源, 姜波, 陈骏武, 宋师哲
《计算机应用》唯一官方网站    2022, 42 (11): 3486-3492.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022010059
摘要284)   HTML4)    PDF (728KB)(86)    收藏

智能计算服务由服务提供者通过互联网为服务消费者提供数据的分析和处理,并建立学习模型完成智能计算功能。由于服务提供者与服务消费者之间缺乏有效的沟通渠道,以及服务消费者反馈的需求描述模糊、混乱,目前缺乏一种统一的服务需求获取方法对用户持续变化的需求进行有效的分析、组织和规约,导致智能计算服务无法根据用户的需求进行快速改进。针对服务开发中需求变更的持续性和不确定性等问题,提出了一种智能计算服务的需求获取方法。该方法首先从Stack Overflow问答论坛获取智能计算服务的应用反馈和问题,然后根据服务消费者所关注的需求类型采用不同的学习模型(包括支持向量机(SVM)、朴素贝叶斯和TextCNN)对其进行知识分类和优先级排序,最后采用自定义的服务需求模板统一描述智能计算服务的需求。

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3. 高速车联网场景下分簇式无线联邦学习算法
王家瑞, 谭国平, 周思源
计算机应用    2021, 41 (6): 1546-1550.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2020121912
摘要392)      PDF (912KB)(602)    收藏
现有无线联邦学习框架缺乏对实际的分布式高速车联网(IoV)场景的有效支持。针对该场景下的分布式学习问题,提出了一种基于随机网络拓扑模型的分布式训练算法——分簇式无线联邦学习算法(C-WFLA)。首先,该算法基于高速公路场景下的车辆分布情况设计网络模型;其次,该算法考虑了用户端进行上行数据传输时的路径衰落、瑞利衰落等因素;最后,该算法设计了基于分簇式训练的无线联邦学习方法。利用所提算法对手写体识别模型进行了训练与测试,仿真结果表明:在信道状态较好、用户发射功率受限较小的情况下,传统无线联邦学习算法与C-WFLA在相同的训练条件下损失函数均能收敛至相近的数值,且C-WFLA收敛更快;而在信道状态较差、用户发射功率受限较大的情况下,C-WFLA损失函数收敛值相较于传统的集中式算法可以降低10%~50%。可见,C-WFLA更有助于高速IoV场景下的模型训练。
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