黑龙江大学自然科学学报

2026, v.43(02) 242-252

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DP-Fedrsam:基于锐度感知优化器的差分隐私联邦学习
DP-fedrsam: federated learning with differential privacy based on sharpness aware minimization optimizer

刘佳伟,马本生,王志芳

摘要(Abstract):

在联邦学习采用差分隐私保护机制的过程中,梯度裁剪与噪声添加不可避免地造成模型损失函数形态尖锐化、鲁棒性降低以及准确率显著下降。为此,提出了一种基于锐度感知最小化优化器(Sharpness-aware minimizer, SAM)的差分隐私联邦学习算法(Federated learning with differential privacy based on sharpness aware minimization optimizer, DP-Fedrsam),从客户端训练阶段协同优化隐私保护强度与模型精度。在客户端本地训练中,引入锐度感知最小化优化器以寻找平坦损失区域,提升隐私保护与模型效用间的平衡能力;同时,采用对称交叉熵损失函数,缓解客户端模型对局部最优解地过拟合,降低对全局收敛目标的偏离,增强在噪声干扰下的鲁棒性,加快训练收敛过程,并提升模型的整体稳定性。在Fashion-MNIST和CIFAR-10数据集上的实验表明,所提出方法相比现有算法,在测试准确率和隐私保护强度方面均具备更优的综合性能。

关键词(KeyWords): 差分隐私;联邦学习;锐度感知最小化优化器;对称交叉熵损失函数

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 黑龙江省自然科学基金资助项目(PL2024F026,PL2024F027)

作者(Author): 刘佳伟,马本生,王志芳

DOI: 10.13482/j.issn1001-7011.2026.04.004

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