11、联邦学习中的客户端选择框架与物联网网络中的可解释异常检测

联邦学习中的客户端选择框架与物联网网络中的可解释异常检测

联邦学习客户端选择框架

FedSAE算法步骤

FedSAE算法包含四个关键步骤:
1. 工作量预测 :为使客户端参与,需能自适应调整,否则易退出。因此要准确预测客户端可承受的工作量,通过限制最大和最小工作量来实现。每个客户端维护一对工作量,先完成较小(较简单)的工作量,再完成较大(较难)的工作量,直至退出或完成困难任务。
2. 转换步骤 :服务器将客户端的训练损失转换为选择概率。先将每个客户端的交叉熵损失转换为每个训练度量的值,以衡量客户端的重要性,再将该值转换为选择概率,最后根据概率选择每一轮的参与者。
3. 服务器选择参与者 :根据转换步骤的结果选择正确的参与者,并向这些参与者广播真实的全局模型和预测模型。
4. 模型返回 :返回模型参数、完成新任务所需的信息以及下一轮学习和训练所需的内容。

现有客户端选择框架

近年来,关于客户端选择框架(CSF)有很多新建议,以下是一些不同的客户端选择框架:
| 框架 | 发布日期 | 数据集 | 动机 | 方法 |
| — | — | — | — | — |
| FedCs | 2019 | CIFAR和MNIST | 优化移动边缘计算(MEC)框架上的联邦机器学习(FML)操作 | 客户端接收报价并分发信息,确定客户端计算 |
| FedSAE | 2021 | FEMNIST、MNIST、Sent140、Synthetic

深度学习作为人工智能的关键分支,依托多层神经网络架构对高维数据进行模式识别函数逼近,广泛应用于连续变量预测任务。在Python编程环境中,得益于TensorFlow、PyTorch等框架的成熟生态,研究者能够高效构建面向回归分析的神经网络模型。本资源库聚焦于通过循环神经网络及其优化变体解决时序预测问题,特别针对传统RNN在长程依赖建模中的梯度异常现象,引入具有门控机制的长短期记忆网络(LSTM)以增强序列建模能力。 实践案例涵盖从数据预处理到模型评估的全流程:首先对原始时序数据进行标准化处理滑动窗口分割,随后构建包含嵌入层、双向LSTM层及全连接层的网络结构。在模型训练阶段,采用自适应矩估计优化器配合早停策略,通过损失函数曲线监测过拟合现象。性能评估不仅关注均方根误差等量化指标,还通过预测值真实值的轨迹可视化进行定性分析。 资源包内部分为三个核心模块:其一是经过清洗的金融时序数据集,包含标准化后的股价波动记录;其二是模块化编程实现的模型构建、训练验证流程;其三是基于Matplotlib实现的动态结果展示系统。所有代码均遵循面向对象设计原则,提供完整的类型注解异常处理机制。 该实践项目揭示了深度神经网络在非线性回归任务中的优势:通过多层非线性变换,模型能够捕获数据中的高阶相互作用,而Dropout层正则化技术的运用则保障了泛化能力。值得注意的是,当处理高频时序数据时,需特别注意序列平稳性检验季节性分解等预处理步骤,这对预测精度具有决定性影响。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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