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Title: Aplicação do aprendizado por transferência para otimização de sistemas de recomendação federados.
Other Titles: Application of transfer learning to optimize federated recommender systems.
???metadata.dc.creator???: ARAÚJO, Vinícius Brandão.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: MARINHO, Leandro Balby.
???metadata.dc.contributor.referee1???: GOMES, Herman Martins.
???metadata.dc.contributor.referee2???: DURÃO, Frederico Araújo.
Keywords: Aprendizado por transferência;Sistemas de recomendação federados;Fatoração de matrizes federada (FMF);Privacidade de dados;Redução de comunicação;Metodologia e técnicas da computação;Transfer learning;Federated recommender systems;Federated matrix factorization (FMF);Data privacy;Reduction in communication;Computing methodology and techniques
Issue Date: 4-Sep-2024
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ARAÚJO, Vinícius Brandão. Aplicação do aprendizado por transferência para otimização de sistemas de recomendação federados. 2024. 92 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho investiga a aplicação do Aprendizado por Transferência na otimização de Sis temas de Recomendação Federados (SRFs), visando superar desafios como custos elevados de comunicação. Através de uma abordagem que combina técnicas de pré-treinamento e transferência de aprendizado com o paradigma de aprendizagem federada, o estudo propõe uma metodologia para melhorar a eficiência e eficácia dos SRFs. A pesquisa foi motivada pela crescente necessidade de sistemas de recomendação que operem de forma eficiente em ambientes federados, preservando a privacidade dos dados do usuário enquanto fornecem recomendações personalizadas. Em resposta a esses desafios, o estudo foca na otimização do algoritmo de Fatoração de Matriz Federada (FMF), utilizando técnicas de aprendizado por transferência. A metodologia empregada envolve o uso de conjuntos de dados reconhecidos, como o MovieLens e o Netflix Prize, para treinar modelos de recomendação. A pesquisa explora estratégias de transferência de conhecimento de sistemas de recomendação centralizados, ou seja, aqueles treinados centralmente, para a abordagem federada. Investigamos técnicas de embeddings, tais como PCA (Análise de Componentes Principais) e Word2Vec, em conjunto com o treinamento federado, para avaliar os diferentes embeddings gerados e utilizá-los no processo de treinamento federativo. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade das abordagens propostas, evidenciando reduções no custo de comunicação e no número de usuários necessários para alcançar a convergência. Além disso, um estudo de caso focado na conformidade com a Lei Geral de Proteção de Dados (LGPD) é apresentado, ressaltando a relevância prática das técnicas desenvolvidas para sistemas de recomendação em conformidade com regulamentações de proteção de dados. Em suma, este trabalho contribui para a área de Sistemas de Recomendação Federados, demonstrando como a integração do Aprendizado por Transferência com a aprendizagem federada pode otimizar a performance dos SRFs. As implicações práticas deste estudo são relevantes para o desenvolvimento de sistemas de recomendação que garantam a privacidade dos dados do usuário.
Abstract: This study investigates the optimization of Federated Recommendation Systems (FRSs) by applying Transfer Learning techniques. Facing challenges posed by high communication costs and the necessity to preserve user data privacy, we propose an innovative methodology that leverages pre-training and knowledge transfer strategies. This research uses well-known datasets such as MovieLens and Netflix Prize to explore knowledge transfer from central ized recommendation systems to a federated approach. Techniques such as PCA (Principal Component Analysis) and Word2Vec are examined in conjunction with federated training to evaluate and utilize the generated embeddings in the federated training process. The findings demonstrate significant reductions in communication costs and the number of users required for effective model training without compromising recommendation accuracy. Additionally, a case study focusing on compliance with the General Data Protection Regulation (GDPR) highlights the practical relevance of the developed techniques for data protection-compliant recommendation systems. This work contributes to the field of Federated Recommendation Systems by showing how integrating Transfer Learning with federated learning can optimize FRSperformance, with practical implications for developing privacy-preserving recommen dation systems in the current technological landscape.
Keywords: Aprendizado por transferência
Sistemas de recomendação federados
Fatoração de matrizes federada (FMF)
Privacidade de dados
Redução de comunicação
Metodologia e técnicas da computação
Transfer learning
Federated recommender systems
Federated matrix factorization (FMF)
Data privacy
Reduction in communication
Computing methodology and techniques
???metadata.dc.subject.cnpq???: Ciência da Computação.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/39367
Appears in Collections:Mestrado em Ciência da Computação.

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