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On the Volatility of Shapley-Based Contribution Metrics in Federated Learning

Created by
  • Haebom

저자

Arno Geimer, Beltran Fiz, Radu State

개요

본 논문은 연합 학습(Federated Learning, FL)에서 참여자들의 공헌을 공정하고 정확하게 배분하는 문제를 다룹니다. 기존의 보상 전략(경매 기반, Shapley value 기반 등)의 한계를 지적하며, 특히 Shapley value 기반 방법의 안정성에 초점을 맞춥니다. 경사 기반 모델 재구성 기법과 Shapley value를 이용하여 참여자들의 공헌을 평가하고, 기존의 데이터 기여 측정 방식과 비교 분석합니다. 다양한 집계 전략과 데이터 이질성(IID 및 비-IID) 상황에서 Shapley value의 불안정성을 보여줍니다.

시사점, 한계점

시사점: 연합 학습에서 Shapley value를 이용한 공헌 배분의 안정성 문제를 최초로 심층적으로 분석함으로써, 공정하고 안정적인 보상 메커니즘 설계의 중요성을 강조합니다. 다양한 집계 전략과 데이터 분포에 따른 Shapley value의 불안정성을 실험적으로 검증하여, 향후 연구 방향을 제시합니다.
한계점: 특정한 경사 기반 모델 재구성 기법과 Shapley value에 국한된 분석이며, 다른 공헌 배분 방법이나 평가 지표에 대한 연구는 부족합니다. 실제 연합 학습 시스템에 적용 가능한 실용적인 해결책을 제시하지는 못합니다. 다양한 모델 아키텍처와 데이터셋에 대한 일반화 가능성에 대한 추가 연구가 필요합니다.
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