基于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的多技術(shù)融合數(shù)據(jù)交易方法

劉少杰，文斌?，王澤旭

（1.海南師范大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與智慧教育教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 海口 571158；2.海南師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，海南 海口 571158；3.中山大學(xué)軟件工程學(xué)院，廣東 珠海 519082）

0 引言

數(shù)據(jù)保護(hù)的約束使得數(shù)據(jù)被限制在不同企業(yè)和組織之間，形成了眾多“數(shù)據(jù)孤島”，難以發(fā)揮其蘊(yùn)含的重要價(jià)值，而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交易方式往往存在數(shù)據(jù)所有權(quán)混亂以及缺乏透明性等問(wèn)題［1］。聯(lián)邦學(xué)習(xí)（FL）的模型訓(xùn)練機(jī)制有效地實(shí)現(xiàn)了“數(shù)據(jù)不出門(mén)，可用不可見(jiàn)”，在打破“數(shù)據(jù)孤島”的同時(shí)滿足了數(shù)據(jù)隱私和安全性規(guī)約［2］，使得數(shù)據(jù)被合規(guī)交易和共享成為可能。聯(lián)邦學(xué)習(xí)對(duì)未來(lái)人工智能等技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)安全保護(hù)有著重要的推動(dòng)作用，但缺乏獎(jiǎng)勵(lì)分配機(jī)制、存在惡意攻擊、網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)銷(xiāo)大等問(wèn)題對(duì)聯(lián)邦學(xué)習(xí)應(yīng)用于數(shù)據(jù)交易場(chǎng)景有著顯著的影響［3］。因此，對(duì)聯(lián)邦學(xué)習(xí)框架的設(shè)計(jì)和完善成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題，其研究需求也應(yīng)運(yùn)而生。

當(dāng)聯(lián)邦學(xué)習(xí)實(shí)際應(yīng)用在數(shù)據(jù)交易場(chǎng)景中時(shí)，需要模型聚合服務(wù)端與各個(gè)數(shù)據(jù)供給方訓(xùn)練端間進(jìn)行不間斷的模型權(quán)重?cái)?shù)據(jù)同步，這帶來(lái)了巨大的通信開(kāi)銷(xiāo)［4-6］，并隨著數(shù)據(jù)供給方的數(shù)量和迭代次數(shù)增加而陡增，不適用于多方參與的復(fù)雜數(shù)據(jù)交易場(chǎng)景。此外，聯(lián)邦學(xué)習(xí)中缺少用于數(shù)據(jù)供給方貢獻(xiàn)度評(píng)估的方法，存在各方利益分配策略不明確、缺少有效的激勵(lì)機(jī)制的問(wèn)題［7-8］。同時(shí)，利益分配數(shù)據(jù)依賴中心化的存儲(chǔ)或任務(wù)需求的發(fā)布者，缺少透明性和可信性，從而降低了參與方的積極性［9］。……