联邦学习(FL)允许多方协作训练模型而不共享原始数据,但标准方法(如FedAvg)将每个客户端视为黑盒,无法隔离对抗性贡献者、审计每个客户端的影响,或尊重已退出参与者的被遗忘权。本文提出Fed-FBD(联邦功能块多样化),一种模块化联邦架构,将ResNet骨干网络分解为六个功能块(stem、四个残差组和分类头),并维护一个包含N种颜色变体的仓库,每种变体由独立跟踪和贡献者标记的块组装而成。Fed-FBD提供FedAvg所不具备的三种能力:(i) 架构保障的块级隔离,使对抗性或错误标记的客户端无法污染干净的变体;(ii) 设计上的隐私保护,在应用任何隐私机制之前,成员推断优势已与随机猜测无异;(iii) 在亚秒级成本且无需重新训练的情况下,外科手术式地遗忘已退出参与者的贡献。在六个MedMNIST-2D数据集、224x224的PathMNIST和CIFAR-10上的实验表明,在规模足够的数据集上,Fed-FBD以0.3%-3.1%的IID准确率下降换取这些保证,在四个数据集中的三个上,在Dirichlet alpha=1.0时与FedAvg的差距保持在0.8%-4.0%以内,并且所有六种对抗性攻击都被限制在中毒客户端的自身块内,对干净变体的AUC漂移不超过±0.01。
💡 推荐理由: 联邦学习中隐私、隔离与遗忘是安全关键需求。Fed-FBD首次在架构层面同时实现块级隔离、固有隐私和高效机器遗忘,为医疗等敏感场景提供可落地的安全设计思路。
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