2026/05/25 更新

写真a

カネコ タツヤ
金子 竜也
KANEKO TATSUYA
所属
総合研究院 AIコンピューティング研究ユニット 助教
職名
助教

論文

▼全件表示

MISC

  • How to Evaluate Participant Contributions in Decentralized Federated Learning

    Honoka Anada, Tatsuya Kaneko, Shinya Takamaeda-Yamazaki

    2025年5月

     詳細を見る

    Federated learning (FL) enables multiple clients to collaboratively train
    machine learning models without sharing local data. In particular,
    decentralized FL (DFL), where clients exchange models without a central server,
    has gained attention for mitigating communication bottlenecks. Evaluating
    participant contributions is crucial in DFL to incentivize active participation
    and enhance transparency. However, existing contribution evaluation methods for
    FL assume centralized settings and cannot be applied directly to DFL due to two
    challenges: the inaccessibility of each client to non-neighboring clients'
    models, and the necessity to trace how contributions propagate in conjunction
    with peer-to-peer model exchanges over time. To address these challenges, we
    propose TRIP-Shapley, a novel contribution evaluation method for DFL.
    TRIP-Shapley formulates the clients' overall contributions by tracing the
    propagation of the round-wise local contributions. In this way, TRIP-Shapley
    accurately reflects the delayed and gradual influence propagation, as well as
    allowing a lightweight coordinator node to estimate the overall contributions
    without collecting models, but based solely on locally observable contributions
    reported by each client. Experiments demonstrate that TRIP-Shapley is
    sufficiently close to the ground-truth Shapley value, is scalable to
    large-scale scenarios, and remains robust in the presence of dishonest clients.

    arXiv

    researchmap

    その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2505.23246v2

  • Federated Learning with Relative Fairness

    Shogo Nakakita, Tatsuya Kaneko, Shinya Takamaeda-Yamazaki, Masaaki Imaizumi

    2024年11月

     詳細を見る

    This paper proposes a federated learning framework designed to achieve
    \textit{relative fairness} for clients. Traditional federated learning
    frameworks typically ensure absolute fairness by guaranteeing minimum
    performance across all client subgroups. However, this approach overlooks
    disparities in model performance between subgroups. The proposed framework uses
    a minimax problem approach to minimize relative unfairness, extending previous
    methods in distributionally robust optimization (DRO). A novel fairness index,
    based on the ratio between large and small losses among clients, is introduced,
    allowing the framework to assess and improve the relative fairness of trained
    models. Theoretical guarantees demonstrate that the framework consistently
    reduces unfairness. We also develop an algorithm, named \textsc{Scaff-PD-IA},
    which balances communication and computational efficiency while maintaining
    minimax-optimal convergence rates. Empirical evaluations on real-world datasets
    confirm its effectiveness in maintaining model performance while reducing
    disparity.

    arXiv

    researchmap

    その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2411.01161v1

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 多様な環境に適応する高効率分散型機械学習基盤の創出

    研究課題/領域番号:24K20856  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    金子 竜也

      詳細を見る

    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    researchmap

  • クライアントの演算負荷を低減する連合学習システムの創出

    研究課題/領域番号:23K19955  2023年8月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援

    金子 竜也

      詳細を見る

    配分額:2730000円 ( 直接経費:2100000円 、 間接経費:630000円 )

    本研究は次世代の情報社会実現に寄与するすることを目的として,AI モデルの高性能化と安心・安全を両立する分散型機械学習基盤の実現を目指すものである.今日のAIモデルの発展は目覚ましく,ChatGPT等の大規模言語モデルをはじめとして,広く民間にまで普及している.一方で,このようなAIの処理形態では計算能力に優れた大規模なサーバへとデータを集約することからプライバシーについて懸念が生じている.そのため,データの秘匿性を保ったままAI処理を行う手法として連合学習が注目されている.AI処理のリアルタイム性という観点からもローカルデバイス上で処理をすることが望まれており,本研究では連合学習の抱える課題を解決することで研究目的の達成を目指す.
    本年度では当初,連合学習が抱える演算負荷バランスの解消を目的とした学習アルゴリズムの提案を目的としていた.これは,クライアントデバイスとサーバから構成される中央集権型の連合学習において,演算リソースに劣るクライアントへと処理が偏重するという課題の解決を目指すものである.しかし,研究を進めるにつれ,連合学習が基盤技術として実世界で運用される際には参加者全てが公平にその恩恵を享受できる必要があると考えるに至った.個人に適応するモデルを提供する技術としてパーソナライズド連合学習が存在するが,その中でもクライアントを適切なグループへと分別するクラスタリング連合学習に着目し,研究の方向性を改めるに至った.
    クラスタリング連合学習においてもその演算負荷はクライアントに偏重しており,本年度の研究ではクラスタリングに係るオーバヘッドを解消する手法を提案した.提案手法は通信帯域やクライアントの演算コストを追加で発生させることなく従来手法と同等の性能を発揮できることを示し,その結果を電子情報通信学会の研究会で報告した.

    researchmap