Clustered Federated Learning 论文源码阅读笔记

本篇文章的阅读论文是《Clustered Federated Learning: Model-Agnostic Distributed Multitask Optimization Under Privacy Constraints》，主要是对论文的作者提供的源码简单的分析一下，留个记录方便之后查看，免得之后重新翻源码。源码地址如下：GitHub源码地址

（源码里是用jupyter，我直接转换成py然后在pycharm里看了，这样看函数方便一些）

1、首先是压缩包解压后的文件，其中包括五个模块，入口在最上面的模块，其中data是我自行修改的，源码中数据集下载的root是“.”，我修改成./data这样更美观一点。

工程结构图

2、 clustered_federated_learning.py

INPUT 1

示例中使用的是经典的EMNIST的byclass数据集，使用只用到了20000 idcs，前10000用作训练，后面用作测试，并且假设的client一共设计有10个，开始时用split_noiid函数打散数据集并且分成十份，所用的函数定义在data_utils中，其实简单来说就是用 np.random.dirichlet 函数使得数据集趋向于noiid分布在十份客户端中。

INPUT1 部分代码

INPUT 2 

第二部分利用绘图将之前打散的数据绘图出来，证明其中的数据分布满足NoIID，因为没有开jupyter就不截图了，大家懂这个意思就行。

INPUT 3 

接着作者做了一件事，将前五个client的数据全部旋转180度，经典的人为制造差异，使得后续的计算中将前五个client和后五个client成功分组，然后证明能够更好的效果。

INPUT 3 旋转一部分clinet的图像

 

 INPUT 4 

作者初始化client和server，这部分函数先不说，后续会根据函数代码给大家展示。

初始化时带上了model，这部分很简单，定义在model模块，大家自己看看就行。

 

INPUT 5

接下来是重点部分，首先作者定义运行80轮，接着定义了eps_1 和 eps_2两个值，至于两个值作用，论文里说的很清楚了，不多赘述，后面也会用到。

参数初始化 for开头循环80轮

 开始先做一个判断，第一轮时会初始化client，就是将server端的weight复制到client储存里，相当于初始化同步操作

 接着随机选择client进行计算，但是因为本来client就很少，不可能再减少了，所以ftac=1.0，这个就是比例，比例为100%，相当于全选

 接着需要每一个client计算weight更新，更新完之后要记得reset，也就是计算完后全部恢复上一次的server端给的weight，因为后续真正的更新需要由server去给。

 更新和reset的函数如下，subtract函数是将计算后的weight和weight-old相减计算差值

 全部算完就轮到server出场了，server计算会返回一个矩阵，矩阵里就是每个clinet两两之间的余弦值了

 矩阵计算，中间省略了一个函数的跳转，source里储存的是每一个client的dw值

 接着分割的步骤来了，这里就可以看出eps的作用了，对照论文一目了然，其中作者为了准确度，分割至少需要在20轮之后，较为稳定再去做分割

 其中cluster的算法作者直接使用的是AgglomerativeClustering函数，作者现在也在学习各种分类算法，k-means、层次之类的

 后面的部分就没什么好说的了，最后附一张图吧。