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Swarm Learning

Was ist Swarm Learning?

Swarm Learning ist ein Ansatz im Bereich des maschinellen Lernens, der von dem Konzept des Schwarmverhaltens in der Natur inspiriert ist. Ähnlich wie bei einem Schwarm von Tieren, bei dem Individuen miteinander interagieren, um gemeinsame Ziele zu erreichen, basiert Swarm Learning auf der Idee, dass dezentrale Modelle oder Lernagenten zusammenarbeiten, um so kollaborativ ein Modell zu trainieren.

 

Schlüsselkonzepte des Swarm Learnings

  1. Dezentrale Modelle

Jedes Gerät und/oder jeder Lernagent in einem sogenannten Schwarm verfügt über ein spezielles, lokal verbleibendes Modell. Im Gegensatz zu zentralisierten Ansätzen, bei denen alle Daten zur Analyse an einen zentralen Ort (Server) gesendet werden, bleiben die Modelle auf den individuellen Geräten/Agenten verteilt.

  1. Lokales Training

Jedes lokale Modell wird auf den Daten des jeweiligen Geräts und/oder Lernagenten trainiert. Dies ermöglicht es, dass sensible Daten vor Ort verbleiben und nicht - wie zuvor bereits angeklungen - an einen zentralen Server gesendet werden müssen. Ein solcher Ansatz kommt dem Datenschutz sehr entgegen.

  1. Wissensaustausch

Periodisch oder nach bestimmten Kriterien tauschen die Geräte/Agenten samt ihrer dezentralen Modelle Informationen aus. Dieser Austausch kann beispielsweise spezielle Modellgewichtungen oder andere relevante Parameter umfassen.

  1. Aggregation

Die Informationen aus den dezentralen Modellen werden akribisch aggregiert, um ein verbessertes globales Modell zu erstellen. Dieser Aggregationsprozess kann (und muss) iterativ wiederholt werden.

  1. Flexibilität und Skalierbarkeit

Swarm Learning ist flexibel und ultimativ skalierbar. Neue Geräte und/oder Lernagenten können dem Schwarm hinzugefügt werden, und das System ist dazu in der Lage, sich flexibel an Änderungen in der Umgebung anzupassen.

 

Fazit

Swarm Learning hat Ähnlichkeiten mit anderen dezentralen Ansätzen wie etwa dem Federated Learning. Anders als dieses betont es allerdings die Idee des kooperativen Verhaltens weitaus stärker, das dem Schwarmverhalten in der Natur ähnelt. Diese Ansätze sind besonders relevant in Umgebungen, in denen Datenschutz, Sicherheit und dezentrale Datenverarbeitung von äußerster Wichtigkeit sind. Die Vorteile des Federated Learnings sind dabei ebenfalls mit von der Partie.

 

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