联邦学习的计算效率优化方法综述OA
Survey on computational efficiency optimization methods for federated learning
联邦学习作为一种分布式机器学习范式,通过参数聚合机制实现隐私保护下的协同模型训练,在智慧医疗、物联网等领域展现出解决数据孤岛问题的潜力.相比传统集中式学习范式,联邦学习在保护数据隐私的同时,仍需应对通信开销高、动态环境适应性不足等问题,资源受限设备中的计算效率瓶颈严重制约其实际部署.对此梳理了联邦学习效率优化的研究进展,从模型压缩、更新策略优化与数据计算优化三大方向系统梳理了联邦学习效率提升方法.现有研究表明,协同优化压缩策略与动态资源分配可降低通信开销并加速收敛.然而,现有方法仍面临模型精度损失、动态环境适应性不足等挑战.最后展望了未来研究方向,提出探索轻量原生模型架构、智能动态更新机制及高效恶意检测方法,以平衡效率与安全性,推动联邦学习在复杂场景下的规模化应用.
Federated learning,as a distributed machine learning paradigm,enables collaborative model training with privacy preservation through parameter aggregation mechanisms,demonstrating potential in addressing data silo issues in fields such as smart healthcare and the Internet of Things.However,computational efficiency bottlenecks in resource-constrained devices se-verely hinder its practical deployment.Compared to traditional centralized learning paradigms,federated learning still faces challenges such as high communication overhead and insufficient adaptability to dynamic environments while protecting data privacy.This paper systematically reviewed efficiency enhancement methods for federated learning from three major directions:model compression,update strategy optimization,and data computation optimization.Existing studies show that collaborative optimization of compression strategies and dynamic resource allocation reduces communication overhead and accelerates conver-gence.Nevertheless,current approaches still encounter challenges including model accuracy loss and inadequate adaptability to dynamic environments.Finally,it proposed future research directions to explore lightweight native model architectures,in-telligent dynamic update mechanisms,and efficient malicious detection methods,aiming to balance efficiency and security for promoting the large-scale application of federated learning in complex scenarios.
董华;范菁;郗恩康;金亚东;俞浩;孙伊航
云南民族大学 电气信息工程学院,昆明 650500||云南民族大学 云南省无人自主系统重点实验室,昆明 650500||云南民族大学 云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室,昆明 650500云南民族大学 电气信息工程学院,昆明 650500||云南民族大学 云南省无人自主系统重点实验室,昆明 650500||云南民族大学 云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室,昆明 650500云南民族大学 电气信息工程学院,昆明 650500||云南民族大学 云南省无人自主系统重点实验室,昆明 650500||云南民族大学 云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室,昆明 650500云南民族大学 电气信息工程学院,昆明 650500||云南民族大学 云南省无人自主系统重点实验室,昆明 650500||云南民族大学 云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室,昆明 650500云南民族大学 电气信息工程学院,昆明 650500||云南民族大学 云南省无人自主系统重点实验室,昆明 650500||云南民族大学 云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室,昆明 650500云南民族大学 电气信息工程学院,昆明 650500||云南民族大学 云南省无人自主系统重点实验室,昆明 650500||云南民族大学 云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室,昆明 650500
信息技术与安全科学
联邦学习计算效率资源受限模型压缩更新策略数据优化
federated learningcomputational efficiencyresource constraintsmodel compressionupdate strategiesdata optimization
《计算机应用研究》 2026 (5)
1292-1301,10
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