联邦学习中的 Dirichlet 分布:从概率向量到 Non-IID 数据划分
介绍 Dirichlet 分布的定义、浓度参数与统计性质,区分两种联邦数据划分方向,并给出可复现、无遗漏的 NumPy 实现及实验检查方法。
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分析同步、异步与 K-worker SGD 的随机运行时间,结合收敛界讨论达到目标精度的时间与并行加速限制。
从 FedAvg 的本地更新推导全参与模型下的非凸驻点界与强凸误差界,区分梯度噪声、客户端漂移和采样误差,并讨论部分参与与异质性修正。
推导同步、异步及 K-Async SGD 的强凸收敛界,明确独立采样、条件无偏、梯度滞后与新鲜概率假设。
从攻击者的观察与辅助信息出发,介绍熵、条件互信息、数据处理不等式和 Fano 不等式,并通过随机响应说明信息论隐私与差分隐私的联系和区别。
梳理成员推断、属性推断、模型反演与训练数据提取,推导单样本梯度的可恢复性,并讨论联邦学习、风险评估及不同隐私保护手段的适用边界。
在条件无偏和方差有界假设下推导 mini-batch SGD 的强凸误差界与非凸驻点界,说明步长和噪声的影响。
推导光滑与非光滑、凸与非凸条件下的一阶方法收敛界,明确步长、输出点及迭代复杂度。
统一凸性、强凸性、光滑性与随机梯度的定义和假设,并推导收敛性分析常用的不等式。
通过 Python 模拟微信红包分配,比较不同领取顺序进入金额 Top K 的概率,展示模拟结果并说明模型假设与局限。