Effiziente Nutzung von Federated Learning und Edge Computing für Empfehlungssysteme in Cloud-Computing-Netzwerken

Основні поняття

Effiziente Nutzung von Federated Learning und Edge Computing für Empfehlungssysteme in Cloud-Computing-Netzwerken.

Анотація

I. Einleitung

• Edge Intelligence nutzt Edge Computing und AI für datennahes Verarbeiten.
• Federated Learning (FL) ermöglicht datenschutzkonformes maschinelles Lernen.
• Hierarchisches Federated Learning (HFL) vorgeschlagen für effiziente Kommunikation.
• Decentralized Caching Algorithmus mit DRL und FL zur Verbesserung der Nutzererfahrung.

II. Verwandte Arbeit

• Kombination von Edge Computing und FL für datenschutzkonformes Training.
• Architekturdesign für empfehlungsbasierte FL-Systeme.
• Modelle für Empfehlungsalgorithmen basierend auf FL.

III. Systembeschreibung und Funktionsdefinition

• Personalisiertes FL und Modellpruning.
• Optimierungsziel für PFL unter Berücksichtigung von Modellpruning.
• Vorgeschlagene Methode für gemeinsames Modellpruning und Nachbarauswahl.

IV. Experimentelle Bewertung

• Experimente mit Fashion-MNIST, CIFAR-10, CEMNIST und IMAGENET.
• Vergleich von DPMN mit anderen Methoden.
• Effektivität von DPMN in der Reduzierung von Bandbreitenressourcen und Verbesserung der Modellgenauigkeit.

V. Schlussfolgerungen

• Vorteile von Cloud Computing und Deep Reinforcement Learning.
• Zukunftsaussichten für die Weiterentwicklung von FL-Systemen.
• Vorteile von FL und Edge Computing für den Datenschutz.

Статистика

FL ermöglicht datenschutzkonformes maschinelles Lernen.
HFL vorgeschlagen für effiziente Kommunikation.
DRL und FL zur Verbesserung der Nutzererfahrung.

Цитати

"Federated Learning ist ein verteiltes maschinelles Lernframework, das es Benutzern ermöglicht, Modelle unter Verwendung lokaler Datensätze zu trainieren."
"Die Kombination von Edge Computing und Federated Learning zielt darauf ab, die Vorteile des Edge Computing in der Datenverarbeitungsgeschwindigkeit zu nutzen und gleichzeitig die Privatsphäre der Benutzer durch den verteilten Modelltrainingsansatz von Federated Learning zu schützen."

Ключові висновки, отримані з

Leveraging Federated Learning and Edge Computing for Recommendation Systems within Cloud Computing Networks

by Yaqian Qi,Ya... о arxiv.org 03-06-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.03165.pdf

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Wie können FL und Edge Computing weiterhin die Datenschutzanforderungen in verschiedenen Branchen erfüllen?

Federated Learning (FL) und Edge Computing bieten eine vielversprechende Lösung, um Datenschutzanforderungen in verschiedenen Branchen zu erfüllen. Durch die Durchführung des Modelltrainings direkt auf Edge-Geräten, ohne dass Rohdaten an zentralisierte Server übertragen werden müssen, wird das Risiko von Datenschutzverletzungen erheblich reduziert. Dies ist besonders wichtig in sensiblen Branchen wie Gesundheitswesen, Finanzwesen und IoT, wo Datenschutz und -sicherheit oberste Priorität haben. Die dezentrale Natur von FL in Verbindung mit den Rechenkapazitäten von Edge Computing ermöglicht Echtzeit- und personalisierte KI-Anwendungen, die den strengen Datenschutzstandards gerecht werden.

Welche potenziellen Herausforderungen könnten bei der Implementierung von FL und Edge Computing auftreten?

Bei der Implementierung von Federated Learning (FL) und Edge Computing können verschiedene Herausforderungen auftreten. Dazu gehören:

Hohe Kosten: Die Implementierung von Datenschutzalgorithmen auf Edge-Geräten mit begrenzten Ressourcen kann hohe Kosten verursachen.
Technologieintegration und Kompatibilität: Die Kombination verschiedener Datenschutztechnologien in einer kohärenten Weise erfordert innovative architektonische Lösungen.
Regulatorische Compliance und Standards: Die Einhaltung globaler Datenschutzvorschriften wie der DSGVO kann die Implementierung von FL und Edge Computing über Ländergrenzen hinweg erschweren.
Rechen- und Kommunikationskosten: Die begrenzten Rechen- und Energieressourcen von Edge-Geräten stellen eine Herausforderung dar, insbesondere bei der Implementierung von Datenschutzalgorithmen.

Wie können AI- und ML-Techniken dazu beitragen, die Effizienz von FL und Edge Computing zu verbessern?

Künstliche Intelligenz (AI) und Machine Learning (ML) spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Effizienz von Federated Learning (FL) und Edge Computing. Hier sind einige Möglichkeiten, wie AI- und ML-Techniken dazu beitragen können:

Optimierung von Datenschutzalgorithmen: AI und ML können dazu beitragen, Datenschutzalgorithmen für eine effizientere Implementierung zu optimieren, indem sie leichtgewichtige Versionen entwickeln, die für Edge-Geräte geeignet sind.
Entwicklung flexibler Frameworks: AI und ML können dazu beitragen, flexible Frameworks zu entwickeln, die sich an verschiedene regulatorische Umgebungen anpassen und die dezentrale Natur von FL und Edge Computing berücksichtigen.
Effizienzsteigerung durch Technologieintegration: Durch die Integration von AI- und ML-Techniken können FL und Edge Computing effizienter gestaltet werden, indem sie adaptive und intelligente Entscheidungsprozesse ermöglichen, die Ressourcenzuweisung optimieren und die Gesamteffizienz und Modellgenauigkeit verbessern.