【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及聯(lián)邦學(xué)習(xí)，尤其涉及一種無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著智能設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，聯(lián)邦學(xué)習(xí)作為一種分布式機器學(xué)習(xí)框架，逐漸成為提升模型訓(xùn)練效率和保護數(shù)據(jù)隱私的重要技術(shù)。聯(lián)邦學(xué)習(xí)通過在本地設(shè)備上進行模型訓(xùn)練，并僅上傳模型更新的方式，避免了集中存儲用戶數(shù)據(jù)，從而有效保護了數(shù)據(jù)隱私。這種方法特別適用于需要保護用戶數(shù)據(jù)隱私且涉及大量分布式設(shè)備的場景，如智能手機、傳感器、醫(yī)療健康和金融服務(wù)等。
2、然而，在實際應(yīng)用中，聯(lián)邦學(xué)習(xí)的部署常面臨無線通信與計算資源的限制，尤其是在多個服務(wù)提供商（sps）共享網(wǎng)絡(luò)資源的非合作環(huán)境中，資源分配問題變得更加復(fù)雜。隨著多服務(wù)提供商環(huán)境的出現(xiàn)，無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化的復(fù)雜性大大增加。由于隱私保護和競爭因素，各服務(wù)提供商往往不愿共享策略和狀態(tài)信息。此外，多服務(wù)提供商之間的資源分配不僅受到動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，還需要考慮任務(wù)的異構(gòu)性問題，這使得在無線通信效率、計算性能和能耗之間進行平衡成為一項復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化任務(wù)。上述因素導(dǎo)致了在這種環(huán)境下，協(xié)同優(yōu)化的實現(xiàn)變得極為困難。
3、現(xiàn)有的傳統(tǒng)方法，尤其是集中式優(yōu)化算法和簡單的多智能體強化學(xué)習(xí)框架，難以有效應(yīng)對這種非合作環(huán)境中的復(fù)雜性。特別是在訓(xùn)練初期，這些方法通常表現(xiàn)出較差的協(xié)調(diào)性，甚至容易陷入次優(yōu)均衡狀態(tài)，導(dǎo)致無線通信和計算資源的利用率不足，無法充分發(fā)揮系統(tǒng)潛力。此外，由于多維度離散-連續(xù)混合動作空間的存在，傳統(tǒng)的優(yōu)化算法在高維場景下擴展性差，進一步限制了其在實際環(huán)境中的應(yīng)用效果。
4、因此，
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化方法和系統(tǒng)，用以解決在多服務(wù)提供商非合作環(huán)境中無線通信與計算資源分配的復(fù)雜性，實現(xiàn)無線通信與計算資源的協(xié)同優(yōu)化，提高聯(lián)邦學(xué)習(xí)的整體性能和資源利用效率。
2、具體地，本申請是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
3、本申請第一方面提供一種無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化方法，所述方法包括：
4、為服務(wù)提供商集合中各個服務(wù)提供商建立與業(yè)務(wù)需求匹配的初始化全局模型，并根據(jù)所述業(yè)務(wù)需求匹配各個服務(wù)提供商的服務(wù)資源；所述服務(wù)提供商集合中包括多個服務(wù)提供商，每個服務(wù)提供商之間無合作關(guān)系；
5、建立每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體；
6、每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體基于對應(yīng)的服務(wù)資源和其他服務(wù)提供商的狀態(tài)信息生成最優(yōu)策略，所述最優(yōu)策略為所述服務(wù)資源的分配方式和分配客戶端；
7、其中，各個服務(wù)智能體預(yù)測其他服務(wù)提供商的虛擬策略，基于所述虛擬策略生成當(dāng)前服務(wù)智能體的最優(yōu)策略；
8、按照所述最優(yōu)策略將所述初始化全局模型發(fā)送至所述分配客戶端；
9、各個所述分配客戶端基于分配的服務(wù)資源訓(xùn)練接收到的待訓(xùn)練模型，將訓(xùn)練后模型發(fā)送至對應(yīng)的服務(wù)提供商；
10、各個服務(wù)提供商接收所述最優(yōu)策略對應(yīng)的分配客戶端的訓(xùn)練后模型，各個所述服務(wù)智能體分別聚合得到相應(yīng)業(yè)務(wù)的全局模型。
11、本申請第二方面提供一種無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)，所述無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)包括服務(wù)提供商集合和分配客戶端；其中，所述服務(wù)提供商集合包括多個服務(wù)提供商，每個服務(wù)提供商之間無合作關(guān)系；
12、所述服務(wù)提供商集合用于為各個服務(wù)提供商建立與業(yè)務(wù)需求匹配的初始化全局模型，并根據(jù)所述業(yè)務(wù)需求匹配各個服務(wù)提供商的服務(wù)資源；
13、所述服務(wù)提供商集合還用于按照最優(yōu)策略將所述初始化全局模型發(fā)送至所述分配客戶端；其中所述最優(yōu)策略為所述服務(wù)資源的分配方式和分配客戶端；
14、其中，每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體基于對應(yīng)的服務(wù)資源和其他服務(wù)提供商的狀態(tài)信息生成所述最優(yōu)策略；各個服務(wù)智能體預(yù)測其他服務(wù)提供商的虛擬策略，基于所述虛擬策略生成當(dāng)前服務(wù)智能體的最優(yōu)策略；
15、所述分配客戶端用于基于分配的服務(wù)資源訓(xùn)練接收到的待訓(xùn)練模型，將訓(xùn)練后模型發(fā)送至對應(yīng)的服務(wù)提供商；
16、所述各個服務(wù)提供商還用于接收所述最優(yōu)策略對應(yīng)的分配客戶端的訓(xùn)練后模型，分別對所述訓(xùn)練后模型聚合得到相應(yīng)業(yè)務(wù)的全局模型。
17、本申請?zhí)峁┑臒o線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化方法和系統(tǒng)，第一方面，在多個服務(wù)提供商的場景下，每個服務(wù)提供商如果是非合作關(guān)系，通常是單獨做出對本節(jié)點最優(yōu)的決策，從而會導(dǎo)致在多個服務(wù)提供商的整體環(huán)境下，存在決策沖突的情況，而本專利技術(shù)提供的方法，每個服務(wù)提供商都是一個單獨的服務(wù)智能體，且每個服務(wù)智能體預(yù)測其他服務(wù)提供商的虛擬最優(yōu)策略，并結(jié)合狀態(tài)價值函數(shù)生成當(dāng)前最優(yōu)策略，這一預(yù)測不僅考慮了局部信息，還結(jié)合了其他服務(wù)提供商可能的策略選擇。通過預(yù)測其他服務(wù)提供商的虛擬最優(yōu)策略能夠有效提高最優(yōu)策略的前瞻性，通過這種方法，服務(wù)提供商不僅可以考慮當(dāng)前的局部最優(yōu)解，還能根據(jù)可能的競爭環(huán)境進行優(yōu)化，使得最優(yōu)策略更具適應(yīng)性，可以減少系統(tǒng)陷入局部最優(yōu)解的概率，增強決策的全局性和長遠性，實現(xiàn)無線通信與計算資源的協(xié)同優(yōu)化，提高聯(lián)邦學(xué)習(xí)的整體性能和資源利用效率。第二方面，每個服務(wù)提供商建立對應(yīng)的服務(wù)智能體，獨立生成最優(yōu)策略。這些服務(wù)智能體基于本地資源狀況和其他服務(wù)提供商的狀態(tài)信息，進行獨立決策。由于服務(wù)提供商之間沒有合作關(guān)系，獨立決策能夠保護各自的隱私和競爭利益，避免直接的資源共享或策略交換。智能體能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)獨立優(yōu)化，減少了決策過程中的外部干擾，提高了個體優(yōu)化效率，使得每個服務(wù)提供商都能在沒有外部約束的情況下，依托自身資源最大化地提升性能，避免了由于集中決策而可能引發(fā)的協(xié)調(diào)問題。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體基于對應(yīng)的服務(wù)資源和其他服務(wù)提供商的狀態(tài)信息生成最優(yōu)策略，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述虛擬策略生成當(dāng)前服務(wù)智能體的最優(yōu)策略，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述求解使所述累積獎勵最優(yōu)的帕累托最優(yōu)決策，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體基于對應(yīng)的服務(wù)資源和其他服務(wù)提供商的狀態(tài)信息生成最優(yōu)策略，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述各個所述分配客戶端基于分配的服務(wù)資源訓(xùn)練接收到的待訓(xùn)練模型，將訓(xùn)練后模型發(fā)送至對應(yīng)的服務(wù)提供商，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將訓(xùn)練后模型發(fā)送至對應(yīng)的服務(wù)提供商之前，所述方法還包括：
9.根據(jù)
10.一種無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)包括服務(wù)提供商集合和分配客戶端；其中，所述服務(wù)提供商集合包括多個服務(wù)提供商，每個服務(wù)提供商之間無合作關(guān)系；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種無線通信與計算資源協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體基于對應(yīng)的服務(wù)資源和其他服務(wù)提供商的狀態(tài)信息生成最優(yōu)策略，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述虛擬策略生成當(dāng)前服務(wù)智能體的最優(yōu)策略，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述求解使所述累積獎勵最優(yōu)的帕累托最優(yōu)決策，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述每個服務(wù)提供商對應(yīng)的服務(wù)智能體基于對應(yīng)的服務(wù)資源和其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬錢星，
申請(專利權(quán))人：浙江師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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