I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   40 ,   No .   2 N o v em b e r   2 0 2 5 ,   p p .   9 26 ~ 94 0   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 40 .i 2 . pp 926 - 94 0           926     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Federate d   lea rnin g  in  edg AI a  sy stema tic  r ev iew o a pplica tions priv a cy  challeng es, an d preserv a tion  tec hniques       Chris t ina   T ha nk a m   Sa j a n,  H ela nm a ry   M .   Su nn y ,   Anj u P ra t a p   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t e r   a n d   E n g i n e e r i n g ,   S a i n t g i t c o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   ( A u t o n o m o u s) ,     A P J Ab d u l   K a l a Te c h n o l o g i c a l   U n i v e r si t y ,   T h i r u v a n a n t h a p u r a m I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   3 2 0 2 4   R ev is ed   J u l   25 2 0 2 5   Acc ep ted   Oct   14 2 0 2 5       Ed g e   a rti ficia i n telli g e n c e   (E d g e   AI)  i n v o lv e s   th e   imp lem e n tati o n   o f   AI   a lg o rit h m a n d   m o d e ls  d irec tl y   o n   l o c a e d g e   d e v ice s,  su c h   a se n so rs  o in tern e o t h in g (Io T)   d e v ice s.  Th is  a ll o ws   f o imm e d iate   p r o c e ss in g   a n d   a n a ly sis  o d a ta  wit h o u t   th e   n e e d   f o r   c o n ti n u o u d e p e n d e n c e   o n   c l o u d   in fra stru c tu re .   Co n c e rn a b o u p riv a c y   h a v e   g r o wn   imp o rtan c e   in   re c e n t   y e a rs  fo b u si n e ss e lo o k i n g   t o   u p h o ld   e n d - u se e x p e c tati o n a n d   sa fe g u a rd   b u sin e ss   m o d e ls.   F e d e ra ted   l e a rn in g   (F L)   h a e m e rg e d   a s   a   n o v e a p p r o a c h   to   e n h a n c e   p ri v a c y .   To   imp ro v e   g e n e ra li z a ti o n   q u a li ti e s,  F tr a in lo c a l   m o d e ls  o n   l o c a d a ta.  Th e se   m o d e ls  th e n   c o l lab o ra te  to   u p d a te  a   g lo b a l   m o d e l.   Eac h   e d g e   d e v ice   ( li k e   sm a rtp h o n e s,   Io T   se n so rs,   o r   a u to n o m o u s   v e h icle s)  train a   lo c a m o d e o n   it o wn   d a t a .   T h is  lo c a train i n g   h e lp i n   c a p tu rin g   d a ta  p a tt e rn s p e c ifi c   to   e a c h   d e v ice   o r   n o d e .   P o iso n in g ,   b a c k d o o rs,  a n d   g e n e ra ti v e   a d v e rsa rial  n e two rk   (G AN ) - b a se d   a tt a c k a re   c u rre n tl y   t h e   m a in   se c u rit y   risk .   Ne v e rth e les s,  th e   b ig g e st  th re a to   F L p riv a c y   is  fro m   i n fe re n c e - b a se d   a ss a u lt su c h   a s   m o d e l   in v e rsio n   a tt a c k s,   d iffere n ti a p ri v a c y   sh o rtco m i n g a n d   FL   u ti li z e b lo c k c h a in   a n d   c ry p to g ra p h y   tec h n o l o g ies   to   im p ro v e   p riv a c y   o n   e d g e   d e v ice s.  Th is  p a p e r   p re se n ts  a   t h o r o u g h   e x a m in a ti o n   o t h e   c u rre n l it e ra tu re   o n   th is  su b jec t.     In   m o re   d e tail,   we   st u d y   th e   b a c k g ro u n d   o f   F a n d   it d iffere n e x isti n g   a p p li c a ti o n s,   ty p e s,  p ri v a c y   th re a ts  a n d   it tec h n iq u e fo p riv a c y   p re se rv a ti o n .   K ey w o r d s :   Ar tific ial  in tellig en ce   E d g AI   E d g co m p u tin g   Fed er ated   lear n in g   Priv ac y - p r eser v i n g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   An ju   Pra tap   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   a n d   E n g in ee r in g ,   Sain tg its   co lleg o f   E n g i n ee r in g   ( Au to n o m o u s )   APJ   Ab d u l K alam   T ec h n o lo g ical  Un iv er s ity   T h ir u v a n an th ap u r am Ke r ala,   I n d ia   E m ail:  an ju . p r atap @ s ain tg its . o r g       1.   I NT RO D UCT I O N   T h p h r ase  E d g Ar tific ial  I n tellig en ce   ( E d g e   AI )   r e f er s   to   th in s tallatio n   o f   AI   ap p licatio n s   o n   h ar d war e   f o u n d   in   th r ea w o r ld .   B ec au s th AI   co m p u ta tio n   is   ca r r ie d   o u cl o s to   th e   u s er   at   th e   ed g e   o f   th n etwo r k ,   n ea r er   th d ata s   lo ca tio n ,   as  o p p o s ed   to   ce n tr ally   at  cl o u d   co m p u tin g   f ac i lity   o r   p r iv ate   d ata   ce n ter ,   it  is   k n o wn   as  E d g AI .   I t s   p ar ticu lar ly   u s ef u in   s ce n ar io s   wh er r ea l - ti m p r o ce s s in g   an d   d ec is io n - m ak in g   ar cr itical,   s u ch   as  au to n o m o u s   v eh icles,  h ea lth ca r m o n ito r in g   s y s te m s ,   an d   in d u s tr ial  au to m atio n .   Fed er ated   l ea r n i n g   ( FL)   in   ed g AI   is   a   p ar ad ig m   th at  u s es  v ar iety   o f   d ec en tr alize d   ed g e   d ev ices  to   tr ain   m ac h in lear n in g   ( ML )   m o d els  with o u tr an s f er r in g   r aw  d ata.   T h is   m eth o d o lo g y   f ac ilit ates  o n g o in g   ed u ca tio n   an d   ad ju s t m en to   r eg io n al  cir cu m s tan c es.  E ac h   ed g d e v ice  ( s u ch   a s   s m ar tp h o n o r   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   d ev ic e )   in   th is   c o n f ig u r atio n   h as  a   lo ca d ataset  an d   ta k es  p ar t   in   th lear n in g   p r o ce s s .   ce n tr al  s er v er   r ec eiv es  th e   lear n in g s   ( m o d el  p ar am eter s )   th at  th lear n in g   m o d el  h as  ac q u ir ed   f r o m   its   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       F ed era ted   lea r n in g   i n   ed g e   A I :   a   s ystema tic  r ev iew   o f a p p lica tio n s     ( C h r is tin a   Th a n ka S a ja n )   927   tr ain in g   o n   th ese  lo ca d ataset s .   T h s er v er   th e n   co m p iles   th ese  m o d if icatio n s   to   e n h an c th g lo b al  m o d el.   Un til th m o d el  ac h ie v es a n   a cc u r ac y   lev el  th at  is   ac ce p tab le,   th is   p r o ce s s   is   r ep ea ted   m u lt ip le  tim es.   FL   is   co llab o r ativ e   p r o ce s s   th at  u s es  r em o te   d ata  s h ar in g   am o n g   m u ltip le  p ar ticip a n ts   to   tr ain   a   s in g le  d ee p   lear n in g   m o d el  an d   im p r o v iter ativ ely ,   m u ch   lik in   team   r ep o r o r   p r esen tatio n .   E ac h   in d iv id u al  d o wn lo a d s   th m o d el,   wh ich   is   o f ten   f o u n d atio n   m o d el  th at  h as  alr ea d y   b ee n   tr ain ed ,   f r o m   a   clo u d   d ata  ce n ter .   T h ey   tr ain   it  o n   th ei r   o w n   p r iv ate   d ata,   th en   s u m m ar ize   an d   en c r y p t   th m o d el s   n ew   co n f ig u r atio n .   T h e   m o d el  u p d ates  ar s en t o   th e   ce n tr aliz ed   m o d el,   wh ic h   d ec o d es,  n o r m s ,   an d   co m b in es  th em   b ef o r e   s en d in g   th em   b a ck   to   th clo u d .   T h e   co llab o r ativ tr ain in g   p r o ce s s   ca r r ie s   o n   iter atio n   af ter   iter at io n   u n til  th m o d el  is   co m p letely   tr ain ed .   Dis tr ib u ted   ML   ca n   b s ec u r ed   u s in g   FL  as  an   ap p r o ac h   to   co llab o r atin g   to   ex ec u te   FL  a lg o r ith m s   o n   m u ltip le  d ev ice s .   T h c o n d itio n   is   th at   th er e   ar e   s ca tter ed   ed g e   d ev ices  o r   s er v er s   w h er t h p r iv ate  in f o r m atio n   is   n o lef t   lo ca l.  A   d ec en t r alize d   ML   te ch n iq u e   ca lled   FL   u s es  s ev er al  d ev ices  o r   s er v er s   with   lo ca d ata  s am p les  to   tr ain   m o d els  with o u tr an s f er r i n g   th em .   Fig u r e   s h o ws th b asic a r ch itectu r o f   FL .           Fig u r 1 .   B asic  ar ch itectu r o f   f ed er ated   lear n in g       FL   in   E d g AI   le v er ag es  th e   c o m p u tatio n al   p o wer   o f   ed g d ev ices  lik s m ar tp h o n es  d e v ices,  o r   e d g e   s er v er   to   tr ain   ML   m o d els  lo ca lly   with o u n ee d i n g   to   tr an s m it  s en s itiv d ata  to   ce n tr al  s er v er .   E d g d ev ices   p er f o r m   m o d el   tr ain in g   u s in g   lo ca d ata.   T h is   c o u ld   in clu d e   d ata  c o llected   f r o m   s en s o r s ,   u s er   in ter ac tio n s   o r   o th er   r eso u r ce s .   On ly   m o d if i ca tio n s   to   m o d els  ar u p lo ad ed   to   ce n tr al  s er v e r r aw  d ata  ca n n o b s en t.     User   p r iv ac y   is   u p h el d   in   th is   way .   FL   en ab les  p er s o n ali ze d   an d   co n tex t - awa r in tel li g en ce   d i r ec tly   o n   d ev ices w ith o u t r ely in g   h ea v ily   o n   cl o u d   s er v ices.   C lo u d   co m p u tin g   em er g e d   a s   u n iq u co m p u ter   ar ch ite ctu r f o r   th I n ter n et  b ased   o n   h ig h l y   r eso u r ce d   d ata  ce n ter s   as  I n f o r m atio n   tech n o lo g y   ad v an ce d   af ter   2 0 0 0 .   Dev elo p m e n an d   in ter est  in   clo u d   co m p u tin g   h as  g r o wn   to   th p o in wh er e,   b y   2 0 2 0 ,   m o r t h an   9 0   o f   all  d ata  ce n ter   tr af f ic  will  o r ig in ate  f r o m   s o u r ce s   in   th clo u d   [ 1 ] .   T h im m en s p o ten tial  o f   ed g AI   h as  f in ally   b ee n   r ea lized   to   th m o s r ec en s tr id es  in   AI   ef f icien cy ,   th e   g r o wth   o f   ed g co m p u tin g ,   an d   th e x p lo s io n   o f   I o T   d ev ices.  W h en   AI   co m p u tatio n s   a r p er f o r m ed   i n   p r o x im ity   to   c o n s u m er s   o n   n etwo r k   ed g e,   th e y   a r r e f er r ed   to   as  ed g e - b ased   AI .   T h is   is   i n   c o n tr ast  to   ce n tr alize d   d ata   s to r ag e,   s u ch   a s   clo u d   s er v ice  p r o v id er s   o r   p r iv ately   h eld   d ata   war eh o u s es  [ 2 ] .   T h s u cc ess f u o p er atio n   o f   t ask s   is   en h an ce d   th r o u g h   t h 6 s er v ices  p r o v id e d   f o r   ed g e   co m p u tin g   an d   a u to n o m o u s   v eh icu lar   d r iv i n g   ap p licatio n s .   T h s ig n if ican am o u n o f   d at g en er ated   b y   th ese   ap p licatio n s   ca n   b ad v an tag eo u s   f o r   th AI   an d   ML   in d u s tr y .   B y   p r eser v in g   th ab ilit y   to   lear n   f r o m   d ec en tr alize d   d ata  s ets,  FL ,   al s o   k n o wn   as  FL,   is   an   e s s en tia elem en in   an   in teg r ated   s o lu tio n   to   p r iv ac y   an d   tech n o lo g ical  is s u es.  T r ain in g   is   lim ited   to   u s er   d ev ices,   an d   th e   s er v er   r ec eiv es  th e   lo ca lly   co m p u ted   p ar am eter ,   wh ich   a g g r e g ates  t h u p d ated   weig h ts   to   o p tim ize  g lo b al  m o d el  [ 3 ] .   T h e m er g en ce   o f   n o v el  tech n o lo g ies  lik b ig   d ata,   ed g co m p u tin g ,   f o g   co m p u tin g ,   ar tific ial  in tellig en ce   o f   th in g s   ( AI o T ) ,   an d   f o g   co m p u tin g   h as  ca u s ed   p r o b le m s   f o r   s m ar city   ap p licatio n s ,   in clu d in g   th e   d is clo s u r o f   s en s itiv an d   p r iv ate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  40 ,   No .   2 ,   No v em b er   20 25 :   9 2 6 - 94 0   928   d ata.   FL  ca n   d ea with   p len ty   o f   s m ar city   co n ce r n s ,   in cl u d in g   en o r m o u s   am o u n ts   o f   d at an d   s af eg u ar d in g   p r iv ac y ,   em p o wer in g   d ec is io n - m ak er s   to   ac s wif tly .   FL  i s   b en ef icial  in   tr ain in g   s h ar ed   s tatis t ics  th r o u g h   d ec en tr alize d   d e v ices  o r   s er v e r s   [ 4 ] .   T h wid esp r ea d   d e p lo y m en o f   AI   in   h ea lth ca r p o s e s   ch allen g es  d u t o   th s ca tter ed   n atu r e   o f   h ea lth   d ata.   Priv ac y   co n ce r n s   ca n   b ef f e ctiv ely   h an d le d   with   th u s e   o f   p r iv ac y - p r eser v in g   al g o r ith m s   in   FL ,   wh ich   was  d ev elo p e d   t o   ad d r ess   d ata  f r ag m en tatio n .   T o   e n h an ce   s ec u r ity   a n d   co m p u tatio n al   ef f ec tiv en ess ,   FL   ca n   b e   p air e d   with   o t h er   tech n o lo g ies  s u ch   as  ed g co m p u tin g   an d   b lo ck ch ain   [ 5 ] .   T h s in g le  p o in o f   f ailu r th at  is   th b o ttlen ec k   o f   b o th   tr ad itio n al  FL  an d   HFL  s y s tem s   i s   th eir   r elian ce   o n   ce n tr alize d   s er v er   to   m an a g th lear n in g   p r o ce s s   [ 6 ] .   E d g c o m p u tin g   is   o n e   way   o f   AI   en h an cin g   cy b er s ec u r it y .   E d g e   co m p u tin g   an aly ze s   d ata  at  th n etwo r k s   e d g es,  in cl u d in g   in d iv id u al  d ev ices,  r o u ter s ,   a n d   f ir ewa lls ,   r ath er   th an   f o r war d in g   it   to   a   ce n tr al   p lace .   T h is   h as  n u m b er   o f   s ec u r ity   b en e f its ,   in clu d in g   th r ea d etec tio n   an d   p r ev e n tio n ,   an o m aly   d etec tio n ,   en h an ce d   d ata  p r iv ac y ,   ad ap tiv s ec u r ity   p o licies,  an d   f r au d   d etec tio n .   Gain in g   u s er   tr u s will  r eq u ir e   ad d r ess in g   d if f ic u lties   r elate d   to   p er f o r m an ce ,   d ata  p r o ce s s in g ,   an d   h u m an   m o n ito r in g .   As  ed g an d   I o T   ad o p tio n   g r o ws,  s o lid   lo ca lize d   s ec u r ity   will  b ec o m m o r v ital.  I n   cy b e r   s ec u r ity ,   FL  al lo ws  b u s in ess es  t o   in ter ac an d   s h ar in s ig h ts   f r o m   th eir   d ata  with o u d is clo s in g   th d ata  its elf ,   r ed u cin g   th d an g er s   co n n ec ted   with   d ata  b r e ac h es  an d   p r iv a cy   v io latio n s .   T h is   d ec e n tr alize d   s tr ateg y   also   aid s   in   t h e   cr ea tio n   o f   m o r e   r esil ien an d   ac cu r ate  m o d e ls   b y   in teg r atin g   s ev er al  d a ta  s o u r ce s   wh ile  m ain tain in g   in d iv id u al  d ata     p r iv ac y   [ 7 ] .   T h r em ai n d er   o f   th is   p ap e r   is   o r g an ized   as  f o llo ws:   I n   s ec tio n   2   d is cu s s es  th o v er v iew,   im p o r tan ce ,   d i f f er en ty p es  o f   m o d els,  ap p licatio n s ,   p r iv ac y   ch allen g es  an d   p r eser v atio n   tech n iq u es  o f   FL   in   E d g AI .   I n   s ec tio n   3   p r esen t s   th r esu lts   an d   d is cu s s io n s .   Fin ally ,   s ec tio n   4   c o n clu d es  t h p ap e r   with   f u tu r e   r esear ch   d i r ec tio n s .       2.   O VE RVI E W   O F   F E D E RA T E L E ARNI NG   I E DG E   AI   FL   in   E d g AI   co m b in es  th p r in cip les  o f   FL   with   ed g co m p u tin g ,   f ac ilit atin g   th e   im m ed iate  tr ain in g   o f   ML   m o d els  o n   ed g g ad g ets  wh ile   p r eser v i n g   d ata  p r iv ac y   an d   r e d u ci n g   c o m m u n icatio n   o v er h ea d .   FL   is   c o o p e r ativ el y   d ec e n tr alize d   s o lu ti o n   t h at  p r o tects  p r iv ac y   wh ile   ad d r ess in g   is s u es  with   d ata  s en s itiv ity   an d   s ilo s .   I n   FL,   in s tead   o f   ag g r eg atin g   d ata  in   ce n tr alize d   s er v er ,   th tr ain in g   p r o ce s s   o cc u r s   lo ca lly   o n   p er ip h er al  d ev ices  s u ch   as  ed g co m p u t in g   s er v er s ,   m o b ile  d ev ices  an d   I o T   d e v ices.  B y   r etain in g   r aw  d ata  o n   ed g d ev ices,  it  g u ar an tees  d a ta  p r iv ac y .   T h o n ly   u p d ates  to   th m o d el  th at  ar s en to   th ce n tr alize d   s er v er   f o r   ag g r eg atio n   ar th weig h ts   o r   g r ad ien ts .   T h is   ap p r o ac h   m in im izes  th r is k   o f   d ata  b r ea ch es  o r   p r iv ac y   v io latio n s .   B y   p e r f o r m in g   tr ai n in g   lo ca ll y   o n   ed g d ev ices,  FL  r ed u ce s   th n ee d   f o r   d at tr an s m is s io n   to   a   ce n tr al  s er v er .   T h is   is   p ar ticu lar ly   b en ef icial  in   ed g co m p u tin g   en v ir o n m en ts   with   lim ited   b an d wid th   o r   in ter m itten co n n ec tiv ity .   E d g d ev ices  co llab o r ativ el y   c o n tr ib u te  to   m o d el  tr ain in g   b y   p er f o r m in g   lo ca u p d ates  b ased   o n   th eir   r esp ec tiv d atasets .   T h ese  u p d ates  a r th en   ag g r eg ated   to   im p r o v th g l o b al  m o d el,   lev er ag in g   in s ig h ts   f r o m   d iv e r s ed g d ev ices.  FL  e n ab l es  m o d els  to   b tr ain e d   a n d   u p d ated   in   r ea l - tim o n   ed g d ev ices,  f ac ilit atin g   q u i ck   d ec is io n - m ak in g   an d   i n f er en ce   with o u r ely in g   o n   ce n tr alize d   s er v er   [ 8 ] .     I is   in h er en tly   s ca lab le  as  it  d is tr ib u tes  co m p u tatio n   ac r o s s   n u m er o u s   e d g d e v ices.  T h is   allo ws  f o r   lar g e - s ca le  d ep lo y m en o f   ed g A I   s y s tem s   with o u o v er b u r d en i n g   an y   s in g le  d ev ice  o r   ce n t r al  s er v er .   Mo d els  tr ain ed   u s in g   FL  ca n   ad a p to   ch an g in g   d ata  d is tr ib u ti o n s   an d   e n v ir o n m en tal  co n d itio n s   in   r ea l - tim e,     m ak in g   th em   well - s u ited   f o r   d y n am ic   ed g e   co m p u tin g   en v ir o n m en ts .   Her e s   s tep - by - s tep   ex p la n atio n   o f   h o it wo r k s :   1.   I n itial  m o d el  d is tr ib u tio n ce n tr al  s er v er   in itializes  g lo b al  ML   m o d el,   wh ich   co u ld   b n eu r al  n etwo r k   o r   an o th er   ty p e   o f   m o d el  ( g lo b al  m o d el  in itializatio n ) .   T h e   in itial  v er s io n   o f   t h is   m o d el   is   th en   s en to   all  p ar ticip atin g   ed g d e v ices.  E ac h   d ev ice  r ec ei v es a   co p y   o f   t h s am m o d el  ( m o d el  d is tr ib u tio n ).   2.   L o ca tr ain in g   o n   e d g d ev ice s ea ch   ed g d e v ice  h as  its   o wn   lo ca d ataset,   wh ich   co u ld   b u s er - s p ec if ic  d ata  lik tex t   m ess ag es,  im ag e s ,   s en s o r   d ata,   o r   ap p licatio n   u s ag p atter n s .   E ac h   d ev ice  tr ai n s   th r ec ei v ed   g lo b al  m o d el  o n   its   lo ca d ata.   T h is   tr ain in g   in v o l v es  s ev er al  iter atio n s   o f   an   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( e. g . ,   s to ch asti g r ad ien d escen t)   t o   u p d ate  th m o d el p ar a m eter s   b ased   o n   t h lo ca d ata s et.   Af ter   lo ca tr ain in g ,   ea ch   d ev ice  co m p u t es  th ch an g es  to   th m o d el  p ar am eter s   ( e. g . ,   g r ad ien ts   o r   weig h u p d ates)   b ased   o n   its   lo ca l d ata.   3.   C o m m u n icatio n   with   th ce n t r al  s er v er in s tead   o f   s h ar in g   th ac tu al  d ata,   ea c h   ed g d e v ice  s en d s   o n ly   th m o d el  u p d ates  ( i.e . ,   th c h an g es  in   th m o d el  p ar am eter s )   to   th ce n tr al  s er v er .   T h ese  u p d ates  ca n   b e   en cr y p ted   o r   p r o ce s s ed   u s in g   t ec h n iq u es  lik e   d if f e r en tial  p r i v ac y   to   en s u r e   th at  s en s itiv i n f o r m atio n   f r o m   th lo ca l d ata  i s   n o t e x p o s ed .   4.   Ag g r eg atio n   o f   u p d ates:  th c en tr al  s er v er   co llects  u p d ates  f r o m   m u ltip le  d ev ices.  I th en   a g g r eg ates  th ese  u p d ates  to   f o r m   n ew  g lo b al  m o d el.   co m m o n   m eth o d   is   to   av er ag th u p d ates,  b u m o r s o p h is ticated   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       F ed era ted   lea r n in g   i n   ed g e   A I :   a   s ystema tic  r ev iew   o f a p p lica tio n s     ( C h r is tin a   Th a n ka S a ja n )   929   tech n iq u es  ca n   b u s ed   to   e n s u r r o b u s tn ess   ag ain s o u tlier s   o r   m alicio u s   u p d ates.  T h e   ce n tr al  s er v er   u p d ates  th e   g lo b al  m o d el   b a s ed   o n   th e   ag g r eg ated   in f o r m atio n   a n d   p r ep a r es  it  f o r   t h n e x r o u n d   o f   tr ain in g .   5.   I ter ativ p r o ce s s th u p d ate d   g lo b al  m o d el  is   th en   r ed is tr ib u ted   to   all  p ar ticip atin g   e d g d ev ices.  Step s   2   th r o u g h   4   a r r ep ea ted   f o r   s e v er al  iter atio n s   ( o r   r o u n d s )   u n til  th m o d el  co n v er g es,  m ea n in g   th at  f u r th er   u p d ates r esu lt in   m in im al  im p r o v em en t.   6.   Fin al  m o d el  d e p lo y m e n t:  o n c th m o d el  h as  r ea ch ed   s atis f ac to r y   lev el  o f   ac c u r ac y ,   it  c an   b d ep lo y ed   f o r   in f e r en ce   o n   th e d g d ev i ce s ,   allo win g   th em   to   m a k p r ed ictio n s   lo ca lly   b ased   o n   th tr ain ed   m o d el.   Ov er all,   FL  in   E d g e   AI   o f f er s   d ec en tr alize d   a n d   p r iv ac y - p r eser v in g   a p p r o ac h   to   ML   th at  is   well - s u ited   f o r   ed g co m p u tin g   e n v ir o n m en ts ,   in clu d i n g   I o T ,   s m ar cities,  au to n o m o u s   v eh icles,  an d   m o r e.     I ad d r ess es  ch allen g es  r elate d   to   d ata  p r iv ac y ,   co m m u n icatio n   o v er h ea d ,   s ca lab ilit y ,   an d   ad a p tab ilit y ,   m ak in g   it a   p o wer f u l p ar ad i g m   f o r   d ep lo y in g   AI   a p p licatio n s   at  th ed g e.     2 . 1 .     I m po r t a nce  o f   f eder a t e d lea rning   FL   is   tr ain in g   m eth o d   f o r   d e ep - lear n in g   AI   m o d els  th at  in v o lv es  co llab o r atio n .   FL   tak es   m o d els  t o   u s er s   d ev ices  f o r   tr ain in g   with   lo ca l   d ata  u n til  th e y   m at u r e,   in s tead   o f   ce n tr alizin g   c u s to m er   d ata   in   s in g le   r ep o s ito r y .   T h f u lly   tr ain ed   m o d els  ar th en   s en b ac k   to   th p r o v id e r   o r   b u s in ess .   T h is   m eth o d   en s u r es  th at  th AI   p r o v id er   d o esn ac ce s s   an y   en d - u s er   d ata  wh ile  tr ain in g ,   p r eser v in g   d ata  p r iv ac y   wh ile  s till   m ak in g   cr u cial  u s o f   en d - u s er   d ata  f o r   m o d el   im p r o v em e n t.  E d g AI   is   an   AI   s y s tem   t h at  r u n s   AI - d r iv en   o p e r atio n s   clo s er   to   w h er t h ac tu al  u s er   d ata   is   lo ca ted   in s tead   o f   o n   a   ce n tr alize d   s er v er .   A   co m b in atio n   o f   ed g co m p u tin g   an d   AI   is   u s ed   to   en ab le  d ig ital  s er v ices  to   u s A I   ca p ab ilit ies  lo ca ll y   with o u t h n ee d   f o r   ce n tr al   clo u d   c o n n ec tiv ity .   W h en   FL   is   ap p lied   to   E d g A I ,   it  en a b les  E d g AI   a p p licatio n s   to   c o n tin u o u s ly   ev o l v e   th eir   u n d er s tan d in g   o f   e n d - u s er   d y n am ics  with o u t   th e   n ee d   f o r   tak i n g   e n d - u s er   d ata   to   th eir   ce n tr al  clo u d   s to r ag e.   E n d   u s er s   ca n   tak a d v an tag o f   th is   b y   n o t h a v in g   t o   s h ar s en s itiv d ata  with   an y   b u s in ess .   T h co m b in atio n   o f   FL   a n d   E d g AI   allo ws  f o r   th d e v elo p m en t   o f   m o r e   r o b u s a n d   p r iv ac y - p r eser v in g   AI   s y s tem s   th at  c an   lear n   a n d   ad ap i n   r ea l - ti m e,   p r ec is ely   wh e r t h e   d ata   is   cr ea ted ,   at  th e   n etwo r k s   ed g e .   T h is   r esu lts   in   f aster   r esp o n s tim es,  d ec r ea s in   n etwo r k   laten cy ,   an d   im p r o v ed   d ata   p r iv ac y .   FL   in   E d g A I   o f f er s   s ig n if ican ad v an tag es  th at  ca ter   to   th u n iq u d em an d s   o f   ed g e   co m p u tin g   en v ir o n m en ts .   Her e d ee p er   d iv in to   its   im p o r tan ce :   1.   Priv ac y   p r eser v atio n FL   en a b les  AI   m er ely   s en d in g   r aw  d ata  to   d is tan s er v er ,   m o d el s   ca n   b tr ain ed   lo ca lly   o n   co m m o n   d e v ices  l ik s m ar tp h o n es  o r   I o T s   s en s o r s .   T h is   p r o tects  u s er   p r iv a cy   b y   k ee p in g   s en s itiv d ata  d ec en tr alize d   an d   lo wer in g   t h lik elih o o d   o f   d ata  b r ea ch es o r   p r iv ac y   v io lati o n s   [ 9 ] .   2.   R ed u ce d   l aten cy FL   r ed u ce s   th r eq u ir em e n to   s en d   d ata  to   ce n tr al  s er v er   f o r   p r o ce s s in g   b y   e x ec u tin g   m o d el  tr ain in g   an d   in f er e n ce   o n   ed g d ev ices.  T h is   d ec r ea s es  laten cy   a n d   p r o v id es  r ea l - tim r esp o n s iv en ess ,   m ak in g   it  p er f ec f o r   lo w - laten cy   in ter ac ti o n s   in   ap p licatio n s   lik s elf - d r iv in g   ca r s   an d   au g m en ted   r ea lity   [ 1 0 ] .   3.   B an d wid th   co n s er v ati o n h u g am o u n ts   o f   d ata  tr an s m itte d   f r o m   ed g d ev ices  to   a   ce n tr al  s er v er   ca n   s tr ai n   n etwo r k   b an d wid th   a n d   r esu lt  in   s ig n if ican e x p en d itu r es,  p ar ticu lar ly   in   s ettin g s   with   r estricte d   co n n ec tio n .   FL   allev iates  th is   s tr ain   b y   co n d u ctin g   m o d el  ch an g es  lo ca lly ,   wh ich   s av es  b an d wid th   an d   r ed u ce s   n etwo r k   co n g esti o n .   4.   R o b u s tn ess   to   co n n ec tiv ity   is s u es:  ed g d ev ices  f r e q u e n tly   o p e r ate  in   ar ea s   with   in co n s is ten o r   u n p r e d ictab le  n etwo r k   ac ce s s .   FL   is   r esis tan t to   s u ch   o b s tacl es b ec au s it a llo ws d ev ices to   lear n   an d   d r aw   co n clu s io n s   in d e p en d e n tly   ev e n   wh en   th e y   ar r em o v e d   f r o m   th n etwo r k .   5.   Ad ap ta b ilit y   an d   pe r s o n aliza tio n FL   allo ws  AI   m o d els  t o   b e   tailo r ed   an d   ad ju s ted   t o   s p ec if ic  ed g e   d ev ices  o r   p e o p le  with o u s ac r if icin g   p r i v ac y .   C u s to m ized   ad v ice  an d   s er v ices  ar m ad p o s s ib le  b y   th is   in d iv id u alize d   a p p r o ac h ,   wh ic h   also   im p r o v es u s er   ex p e r ien c e.   FL   in   E d g e   AI   o f f er s   a   p r i v ac y - p r eser v in g ,   lo w - laten cy ,   an d   b an d wid t h - ef f icien t   ap p r o ac h   to   tr ain in g   AI   m o d els  d ir ec tl y   o n   ed g d ev ices,  m a k in g   it  in d is p en s ab le  f o r   m u ltip le   ap p licatio n s   in   t h I o T s ,   h ea lth   ca r e,   s m ar t c ities ,   an d   v ar io u s   o th er   f ield s .     2 . 2 .    Va ri o us   f eder a t ed  lea rning   m o del   I n   th is   s ec tio n ,   we   ex p lain   an d   co m p ar e   d if f e r en t y p es  o f   FL ,   s u ch   as   h o r iz o n tal  FL   ( H FL) ,   v er tical   FL ,   f ed er ated   tr a n s f er   lear n i n g   ( FTL ) ,   an d   cr o s s - s ilo   FL ,   b ased   o n   t h eir   f ea tu r es a s   s h o wn   i n   T ab le  1 .     2 . 2 . 1 .   H o ri zo nt a f eder a t ed  l ea rning   HFL  is   f o r m   o f   FL   in   wh ich   d atasets   f r o m   m u ltip le  n o d es  s h ar th s am f ea tu r s p ac b u u tili ze   v ar io u s   s am p les.  I ca n   also   b r ef er r ed   to   as  s am p le - b ased   FL   o r   h o m o g en e o u s   FL .   I wo r k s   well  wh en   th er e   is   s ig n if ican o v er lap   i n   th u s er   f ea tu r es  o f   two   d atasets   b u n o in   th to tal  n u m b e r   o f   u s er s .   I n   o r d er   to   ex tr ac th p o r tio n   o f   th e   d at wh er u s er   attr ib u tes  a r s im ilar   b u u s er s   ar n o p r ec is ely   th s am f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  40 ,   No .   2 ,   No v em b er   20 25 :   9 2 6 - 94 0   930   tr ain in g ,   we  d iv id th d atase ts   h o r izo n tally   ( b y   th u s er   d i m e n s io n )   in   th is   lear n in g   p r o ce s s .   Mu lti - task   FL   r ed u ce s   co m m u n icatio n   co s ts   an d   im p r o v es  f au lt  to ler an c co m p ar ed   to   d is tr ib u ted   m u lti - task   lear n in g .   s en s itiv in f o r m atio n   is   p r eser v ed   o f f   t h s er v er   b y   u s in g   c lien t - s p ec if ic  d ata  d iv is io n .   A f ter   ca lcu latin g   t h e   lo ca g r ad ien a n d   u p lo ad i n g   it   to   th s er v er ,   ea ch   clien t m o d if ies  th g lo b al  m o d el  to   ac c o u n f o r   th g r ad ien t   ch an g es   [ 1 1 ] .   T h F ig u r 2   s h o ws th ar ch itectu r o f   HF L .   T h wo r k in g   o f   HFL  co n s is ts   th f o llo win g   s tep s :   a.   T h r em o te  s er v er   r ec eiv es a n   e n co d ed   g r ad ie n t f r o m   th lo c al  m o d el.   b.   T h s er v er   h an d les th s af co m b in atio n .   c.   T h m o d el  r ec eiv es u p d ates f r o m   th s er v er .   d.   T h m o d els ar u p d ate d   b ased   o n   th i n f o r m atio n   f r o m   th e   s er v er .           Fig u r 2 .   Ar c h itectu r o f   HFL       2 . 2 . 2 .   Ver t ica f eder a t ed  lea r nin g   Ver tical  f ed er ated   lear n i n g   ( VFL)   is   s p ec ialized   f o r m   o f   FL ,   d esig n ed   to   en ab le  m u ltip le   o r g an izatio n s   o r   e n titi es  to   co llab o r ativ ely   tr ain   ML   m o d els  with o u s h ar in g   th eir   r aw  d at a.   I t s   p ar ticu lar l y   u s ef u wh en   th ese  o r g a n izatio n s   p o s s ess   d if f er en ty p es  o f   d ata  ab o u t h s am e   s et  o f   u s er s   o r   en titi es.    I n   VFL,   th d ata  is   p ar titi o n e d   v er tically ,   m ea n in g   d if f er en o r g an izatio n s   h o ld   d i f f er en f e atu r es  o r   attr ib u tes  o f   th s am u s er s .   Fo r   ex am p le,   b an k   m ig h h av e   f in an cial  d ata  ab o u its   cu s to m er s ,   wh ile  h ea lth ca r e   p r o v id e r   m ig h h av m e d ical  d ata  ab o u th s am in d iv id u als.  T h ese  o r g an izatio n s   wan to   co llab o r ate  to   b u ild   b etter   m o d el,   b u th ey   ca n n o s h ar t h eir   r aw  d ata  d u to   p r i v ac y   co n ce r n s .   T h o r g a n izatio n s   co llab o r ate  to   t r ain   ML   m o d el  b y   s h ar in g   en cr y p ted   in te r m ed iate  co m p u tatio n s   in s tea d   o f   r aw  d ata.   E ac h   o r g an izatio n   co n tr i b u tes  to   th m o d el  b y   u s in g   its   lo ca d a ta  to   co m p u te  c er tain   asp ec ts   ( e. g . ,   g r ad ien ts   o r   m o d el  u p d ates)   a n d   s h ar es  th ese  with   th o th er   p ar ties   in   a   s ec u r m an n er .   VFL   em p lo y s   v ar io u s   cr y p to g r ap h ic   tech n iq u es,  s u c h   as  s ec u r e   m u lti - p ar t y   co m p u tatio n   ( SMPC )   o r   h o m o m o r p h ic  en cr y p tio n   ( HE ) to   en s u r e   th at   wh ile  th e   c o m p u tatio n s   ar s h a r ed ,   th e   ac tu al  d ata  r e m ain s   p r iv at e.   T h is   allo ws  t h o r g an izatio n s   t o   lear n   f r o m   ea ch   o th e r s   d ata  with o u ac tu all y   s ee in g   it.   cr u cial   s tep   in   VFL  is   alig n in g   th e   d ata  ac r o s s   th d if f er en p ar ti es.  Sin ce   ea ch   o r g an izatio n   h as  d ata  o n   th s am u s er s   b u in   d if f er en f o r m s ,   th ey   n ee d   to   e n s u r th e y   ar e   wo r k in g   with   th s am e   u s er s   with o u d ir ec tly   s h a r in g   i d en t if iab le  in f o r m atio n .   T h is   is   o f ten   d o n th r o u g h   s ec u r alig n m en p r o to c o ls   th at  m atch   u s er s   ac r o s s   d atasets   b ased   o n   en cr y p ted   id en tifie r s .   Fig u r 3   s h o ws th ar ch itectu r o f   v er tical  FL .   ty p ical  VFL  p r o ce d u r f o r   e ac h   lear n in g   tim f r am e   h as sev en   im p o r tan t step s   [ 1 2 ] :   a.   Priv ate  s et  in ter s ec tio n   ( PS I ) t o   alig n   tr ain in g   d ata  s am p les,  th s y s tem   u s es  PS I   o r   s ec u r e n tity   alig n m en to   id e n tify   c o m m o n   i d en tifie r s   s h ar e d   b y   all  p ar ticip a n ts ,   in clu d in g   g u est  a n d   h o s o r g an izatio n s .   PS I   is   s ec u r s y s tem   th at  id en tifie s   co m m o n   I Ds  am o n g   m u ltip le   p a r ticip an ts   d ata.   C o m m o n ly   u s ed   PS I   ap p r o ac h es  in clu d n aïv h ash in g ,   o b liv io u s   p o ly n o m ial  ev alu atio n ,   an d   o b liv io u s   tr an s f er .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       F ed era ted   lea r n in g   i n   ed g e   A I :   a   s ystema tic  r ev iew   o f a p p lica tio n s     ( C h r is tin a   Th a n ka S a ja n )   931   b.   B o tto m   m o d el   f o r war d   p r o p a g atio n a f ter   alig n i n g   d ata  s a m p les,  p ar ticip an ts   will  u s l o ca d ata   to   d o   f o r war d   p r o p ag atio n   b ased   o n   th eir   b o tto m   m o d el.   T h f o r war d   p r o p ag atio n   p r o ce d u r is   s im ilar   to   co n v en tio n al  tr ain in g ,   with   th e   ex ce p tio n   o f   d ete r m in in g   th lo s s   v alu e.     c.   Fo r war d   o u tp u tr a n s m is s io n e ac h   p ar ticip a n m u s p r o v i d th eir   f o r war d   o u tp u to   t h lab el  o wn e r .     T h f o r war d   o u tp u r ep r esen ts   th in ter m ed iate  o u tco m es   o f   lo ca n eu r al  n etwo r k s   th at  tr an s late  th e   o r ig in al  p r o p er ties   in to   f ea tu r e s .   d.   B ac k war d   o u tp u tr an s m is s io n e ac h   g u est  p ar ticip a n r ec eiv es  th g r a d ien ts   o f   th eir   f o r war d   o u tp u t.     T h co m m u n icatio n   c o s t ( tr an s m is s io n   b its )   f o r   g r ad ien ts   is   ty p ically   lo wer   th an   f o r   in ter m ed iate  o u tp u ts .   e.   B o tto m   m o d el  b ac k war d   p r o p ag atio n p ar ticip an ts   ch an g t h eir   b o tto m   m o d el  p ar am eter s   d ep en d in g   o n   lo ca l d ata  an d   t h lab el  o wn e r s   f o r war d   o u tp u ts .           Fig u r 3 .   Ar c h itectu r o f   VFL  [ 1 2 ]       2 . 2 . 3 .   F eder a t ed  t ra ns f er   lea rning   FTL ,   s im ilar   to   s tan d ar d   ML ,   in v o lv es  ad d i n g   n ew  f ea t u r to   p r e - tr ain ed   m o d el.   E x ten d in g   v er tical  FL   to   in cl u d s am p le  in s tan ce s   f r o m   n o n - co llab o r atin g   o r g a n izatio n s   is   g o o d   e x am p le  t h at   p r o m o tes  c o m p lem e n tar y   ex c h an g e   o f   in f o r m atio n   b etwe en   th d o m ain s   in   d ata  f e d er at io n   an d   k n o wled g e   s h ar in g   with o u jeo p ar d izin g   u s er   p r iv ac y .   T h is   allo ws  tar g et - d o m ain   p ar ty   to   le v er ag r ich   lab els  f r o m   th s o u r ce   d o m ai n   to   d ev el o p   ad ap tab le  an d   p o wer f u m o d els.   T h is   m eth o d o lo g y   d eliv er s   th s am d eg r ee   o f   ac cu r ac y   as  n o n - p r iv ac y - p r eser v in g   tr an s f e r   lear n in g   m et h o d s   with   v er y   litt le  ad ju s tm en to   th p r ev ailin g   s tr u ctu r e.   I ad ap ts   well  to   s ec u r m u lti - p ar ty   ML   wo r k l o ad s   [ 1 3 ] .   Fig u r 4   s h o ws  ar ch itectu r o f   FTL   Her ar th ty p ical  s tep s   in v o lv ed   in   FTL :   a.   I n itial  s etu p   an d   d ata  p r ep ar at io n :   id en tify   th p ar ticip atin g   en titi es  ( clien ts )   an d   th eir   r esp ec tiv d atasets .   Pre p r o ce s s   an d   s tan d ar d ize  d a ta  ac r o s s   all  clien ts   to   en s u r co n s is ten cy .   b.   Pre - tr ain ed   m o d el  s elec tio n :   s elec p r e - tr ain ed   m o d el  th at   will  b u s ed   as  th b ase  m o d el  f o r   tr an s f e lear n in g .   T h is   m o d el  is   ty p ical ly   tr ain ed   o n   lar g e,   d iv e r s d ataset  an d   p r o v id es a   g o o d   s ta r tin g   p o i n t.   c.   L o ca m o d el  cu s to m izatio n :   ea ch   clien f in e - tu n es  th p r e - tr ain ed   m o d el   o n   th eir   lo ca l   d ata.   T h is   s tep   in v o lv es:   d o w n lo ad in g   th e   p r e - tr ain ed   m o d el,   T r ain in g   t h m o d el  o n   lo ca d ata  b y   ad ju s tin g   m o d el  weig h ts   b ased   o n   lo ca d ataset  ch ar ac ter is tics .   d.   L o ca m o d el  u p d ates:   af ter   lo ca tr ain in g ,   ea ch   clien c o m p u tes  th m o d el   u p d ates  ( g r a d ien ts   o r   m o d el   p ar am eter s )   b ased   o n   th eir   lo c al  d ataset.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  40 ,   No .   2 ,   No v em b er   20 25 :   9 2 6 - 94 0   932   e.   Secu r ag g r e g atio n :   to   p r o tect   d ata  p r iv ac y ,   th m o d el  u p d a tes  ar s ec u r ely   ag g r eg ate d .   T h is   ca n   b d o n u s in g   tech n iq u es  lik s ec u r e   m u ltip ar ty   co m p u tatio n   ( S MC)  o r   d if f er en tial  p r i v ac y   to   en s u r th at  in d iv id u al  u p d ates  r em ain   co n f id en tial.   C lien ts   s en d   th eir   en cr y p t ed   m o d el  u p d ates  to   ce n tr al  s er v er   o r   an   ag g r e g ato r .   f.   Glo b al  m o d el  u p d ate:   t h ce n t r al  s er v er   o r   ag g r eg ato r   d ec r y p ts   an d   ag g r eg ates  th l o ca u p d ates  to   u p d ate  th g lo b al  m o d el.   T h is   s tep   in v o lv es:   i.   C o m b in in g   th u p d ates f r o m   a ll c lien ts .   ii.   Ap p ly in g   th ag g r eg ated   u p d a tes to   th g lo b al  m o d el.   g.   Glo b al  m o d el  d is tr ib u tio n :   th e   u p d ated   g lo b al  m o d el  is   th en   d is tr ib u ted   b ac k   to   all  clien ts .   h.   I ter ativ p r o ce s s :   s tep s   3   to   7   ar r ep ea ted   iter ativ ely .   I n   ea ch   iter atio n ,   th g lo b al  m o d el   b ec o m es  m o r e   r ef in ed   as it  lear n s   f r o m   th d i v er s lo ca l d atasets   o f   all  clien ts .   i.   C o n v er g en ce   a n d   f i n al  m o d el :   th p r o ce s s   co n tin u es  u n til  th g lo b al  m o d el  co n v er g es  t o   s atis f ac to r y   p er f o r m an ce   le v el  o r   p r ed e f in ed   n u m b e r   o f   iter atio n s   is   r ea ch ed .   T h f in al  m o d el  is   t h en   u s ed   b y   all   clien ts   f o r   in f er e n ce   o n   th eir   l o ca l d ata.   j.   E v alu atio n   a n d   d ep lo y m en t:   e v alu ate  th f in al  m o d el s   p er f o r m an ce   o n   v alid atio n   d ata s et.   Dep lo y   th e   f in al  m o d el  f o r   r ea l - wo r ld   u s e.           Fig u r 4 .   I ll u s tr atio n   o f   f ed er a ted   tr an s f er   lear n i n g   ar c h itectu r e   [ 1 3 ]       2 . 2 . 4 .   Cro s s - s ilo   f eder a t ed  lea rning   C r o s s - s ilo   FL   is   u tili ze d   wh e n   th er ar f ewe r   p ar ticip atin g   d ev ices  an d   th ey   ar av ailab le  f o r   all  r o u n d s .   T h tr ai n in g   d ata  m ay   b i n   h o r izo n tal  o r   v er tic al  FL  f o r m at.   C r o s s - s ilo   is   m o s tly   u tili ze d   f o r   o r g an izatio n al  ca s es  [ 1 4 ] .   C r o s s - s ilo   FL   i s   co llab o r ativ ML   st r ateg y   in   wh ich   m u ltip le  co m p an ies,  ea ch   with   its   o wn   d ata  s i lo ,   wo r k   to g eth er   to   tr ain   co m m o n   m o d el  with o u s h ar in g   th eir   r a d ata.   I n s tead ,   th ey   ex ch an g m o d el  u p d ates  o r   g r ad ien ts   wh ile  k ee p in g   th eir   d ata  lo ca l,  wh ich   p r o tects  p r i v ac y   an d   s ec u r ity .     T h is   m eth o d   allo ws  e n ter p r is e s   to   h ar n ess   co llectiv ex p er tis wh ile  p r o tectin g   s en s itiv d a ta.   Fig u r 5   s h o ws  th ar ch itectu r o f   cr o s s - s ilo   FL .   ty p ical  cr o s s - s ilo   FL  m eth o d   co m p r is es m u ltip le  r o u n d s .   E ac h   r o u n d   h as f o u r   s tep s :   a.   T h ce n tr al   s er v er   p r o v id e s   t h clien ts   with   t h g l o b al  m o d el  f r o m   t h p r ev io u s   cy cle.   T h d o wn lo ad e d   m o d el  is   in itialized   at  r an d o m   in   th f ir s t r o u n d .   b.   User s   tr ain   ac q u ir ed   m o d els o n   p r iv ate  lo ca d ata  s ets,  r esu ltin g   in   u p d ated   l o ca l m o d els.   c.   L o ca l m o d el  u p d ates a r u p lo a d ed   b y   cl ien ts   to   th ce n tr al  s e r v er .   d.   I n   th s u b s eq u en t   r o u n d ,   clien ts   will  r ec eiv n ew  g lo b al  m o d el  th at  th e   s er v er   h as  cr ea te d   b y   co m b in in g   th s u b m itted   m o d el  r ev is io n s .   I n   th b elo T a b le  1   s h o ws  th co m p ar is o n   b etwe en   d if f er e n ty p es  o f   FL  s u ch   as  HFL,   VFL,   FTL an d   c r o s s - s ilo   FL  b ased   o n   th eir   f ea tu r es  lik d ata  d is tr ib u ti o n ,   m o d el  ar ch itectu r e,   c o m m u n icatio n   o v er h ea d ,   m o d el  ac cu r ac y ,   clien h eter o g en eity   an d   u s ca s e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       F ed era ted   lea r n in g   i n   ed g e   A I :   a   s ystema tic  r ev iew   o f a p p lica tio n s     ( C h r is tin a   Th a n ka S a ja n )   933       Fig u r 5 .   Ar c h itectu r o f   c r o s s - s ilo   f ed er ated   lear n in g       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   b etwe en   d if f er en t ty p es o f   f ed er ated   lea r n in g       2 . 3 .    Appl ica t io ns   2 . 3 . 1 .   H ea lt hca re   Dis tr ib u ted   in tellig en ce   u s in g   ed g d ev ices  is   m ad p o s s ib le  b y   ed g AI ,   an   in ter d is cip lin ar y   tech n o lo g y .   I in v o lv es  m o d el s   f o r   FL DL ,   an d   ML   th at  ar d ev elo p ed   an d   r u n   at  th ed g o f   th n etwo r k ,   in d ep en d en o f   ce n tr alize d   d a ta  ce n ter s .   I also   in clu d es   d ata  an aly tics   an d   AI .   E d g co m p u tin g   allo ws  f o r   lo ca l d ata  p r o ce s s in g   a n d   an al y s is ,   wh ich   lo wer s   laten cy   an d   f ac ilit ates q u ick   d ec is io n - m ak in g   [ 1 5 ] .   d is tr ib u ted   ML   tech n iq u e   c alled   FL   u s es  in f o r m atio n   f r o m   s ev er al  d ec e n tr alize d   ed g clien ts   to   b u ild   g l o b al  m o d el.   Data   p r o tectio n   a n d   s ca lab ilit y   ar e   o n ly   two   o f   its   m an y   b en e f its .   W h en   d ea lin g     with   h eter o g en e o u s   d ev ice s ,   FL  tech n iq u es  also   co m with   s o m d an g e r s   an d   co m p u tatio n al     co m p lex ity   lim itatio n s .   Hea l th ca r p r o v id e r s ,   f o r   e x am p le,   ca n   u s FL   to   co llectiv ely   tr ain   m o d el,   lev er ag in g   th p o o le d   ex p er t is o f   all  p ar ticip atin g   en titi es  wh ile  en s u r in g   th at  ea ch   en tity s   d ata  s tay s     p r iv ate  [ 1 6 ] .         F e a t u r e s   H F L   V F L   F TL   C r o ss - s i l o   F L   D a t a   d i s t r i b u t i o n   D a t a   i d i st r i b u t e d   h o r i z o n t a l l y ,   w i t h   e a c h   c l i e n t   h a v i n g   a   s u b s e t   o f   t h e   t o t a l   d a t a   D a t a   i d i st r i b u t e d   v e r t i c a l l y ,   w i t h   e a c h   c l i e n t   h a v i n g   a   su b s e t   o f   t h e   f e a t u r e s   D a t a   a c r o ss  c l i e n t i o f t e n   n o n - I I D   ( n o n - I n d e p e n d e n t   a n d   I d e n t i c a l l y   D i st r i b u t e d ) ,   u n b a l a n c e d   a n d   d i f f e r e n t   f e a t u r e   s p a c e s   I I D   o r   n o n - I I D ,   o v e r l a p p i n g   f e a t u r e   sp a c e s   M o d e l   a r c h i t e c t u r e   Ty p i c a l l y   u ses  a   s i n g l e ,   sh a r e d   m o d e l   a r c h i t e c t u r e   a c r o ss   a l l   c l i e n t s   R e q u i r e a   c u s t o m i z e d   m o d e l   a r c h i t e c t u r e   f o r   e a c h   c l i e n t   a s   e a c h   c l i e n t   h a s a   u n i q u e   set   o f   f e a t u r e s   D i f f e r e n t   a r c h i t e c t u r e s ,   f i n e - t u n i n g   S a me  a r c h i t e c t u r e   a c r o ss   c l i e n t s   C o mm u n i c a t i o n   o v e r h e a d   H i g h   c o mm u n i c a t i o n   o v e r h e a d   R e d u c e   c o mm u n i c a t i o n   o v e r h e a d   Lo w e r ,   b u t   v a r i a b l e   H i g h e r ,   b u t   p r e d i c t a b l e   M o d e l   a c c u r a c y   H i g h   m o d e l   A c c u r a c y   R e q u i r e   a d d i t i o n a l   t e c h n i q u e   t o   a c h i e v e   h i g h   m o d e l   a c c u r a c y   V a r i a b l e ,   d e p e n d o n   t r a n sf e r   e f f e c t i v e n e ss   G e n e r a l l y   h i g h ,   c o n si s t e n t   i mp r o v e me n t s   C l i e n t   h e t e r o g e n e i t y   H o mo g e n o u s   c l i e n t   w i t h   si mi l a r   d a t a   d i st r i b u t i o n   H e t e r o g e n e o u c l i e n t   w i t h   d i f f e r e n t   d a t a   d i s t r i b u t i o n   H i g h ,   d i f f e r e n t   d a t a   a n d   c a p a b i l i t i e s   Lo w   t o   mo d e r a t e ,   si mi l a r   d a t a   a n d   r e so u r c e s   U se  c a se   S u i t a b l e   f o r   a p p l i c a t i o n s   w i t h   h o r i z o n t a l l y   d i s t r i b u t e d   d a t a   s u c h   a i ma g e s,   v i d e o s   S u i t a b l e   f o r   a p p l i c a t i o n   w i t h   v e r t i c a l l y   d i st r i b u t e d   d a t a   su c h   a s fi n a n c i a l   t r a n s a c t i o n s,  m e d i c a l   r e c o r d s   P e r so n a l i z e d ,   d o m a i n - sp e c i f i c   a d a p t a t i o n s   C o l l a b o r a t i v e   l e a r n i n g   a c r o ss   o r g a n i z a t i o n s wi t h   si mi l a r   d a t a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  40 ,   No .   2 ,   No v em b er   20 25 :   9 2 6 - 94 0   934   2 . 3 . 2 .   F ina nce   E d g AI   is   tech n iq u th at  m ak es  ed g d e v ices  ca p ab le  o f   d is tr ib u ted   in tellig e n ce .   I en ab les  th d ep lo y m e n t a n d   ex ec u tio n   o f   AI   an d   d ata  an aly tics   at  th n etwo r k s   ed g e,   awa y   f r o m   ce n tr alize d   d ata  ce n ter s .   T h is   allo ws  f o r   f aster   d ec is io n - m ak in g   an d   lo wer   laten c y   [ 1 7 ] .   ML   m eth o d   ca lled   FL   u s es  n etwo r k   o f   d ec en tr alize d   e d g clien ts   to   lear n   f r o m   in   o r d er   to   cr ea te  g lo b al  m o d el.   Scalab ilit y   a n d   d ata   p r iv ac y   ar e   am o n g   th b e n ef its   it  p r o v id e s .   B u wh en   it  co m es   to   p r o ce s s in g   co m p lex ity ,   it  d o es  ca u s s o m p r o b lem s   wh en   d ea lin g   with   h eter o g en e o u s   d ev ices.   Fu r th er m o r e ,   FL   en ab les  E d g AI   ap p s   to   co n tin u o u s ly   im p r o v th eir   u n d er s tan d in g   o f   en d - u s er   d y n am ics  with o u h a v in g   to   t r an s f er   e n d - u s er   d ata   to   a   ce n tr al  clo u d   s to r e.   T h is   g iv es  en d   u s er s   an   ed g e   b ec au s th ey   d o   n o h a v to   d is clo s s en s itiv in f o r m atio n   with   an y   f ir m .   T h is   en s u r es  th at  n o   p er s o n al  d ata   leav es  th d ev ice.   Fo r   ex am p le,   f in an cial  o r g a n izatio n s   m i g h tr ain   m o d el  co o p er ativ e ly   u s in g   FL ,   wh ich   allo ws  th em   to   ex p lo it  t h a g g r eg ate  i n tellig e n ce   o f   all  p ar ticip atin g   in s titu tio n s   wh ile  en s u r in g   t h at  ea ch   in s titu tio n s   d ata  s tay s   p r iv ate   [ 1 8 ] .     2 . 3 . 3 .   Sm a rt   h o m es   E d g AI   is   r ev o lu tio n ar y   d e v elo p m en t   in   AI   th at   f u n d am e n tally   ch an g es  h o w   we  th i n k   ab o u d ata   p r o ce s s in g   an d   d e v ice  in ter ac tio n .   W h e th er   it s   an   ed g s er v er ,   s m ar tp h o n e,   o r   o th er   I o T   d ev ice,   th m ag ic   h ap p en s   r ig h th e r o r   v er y   c lo s to   th d ata  s o u r ce .   T h is   ch an g f u n d am en tally   af f ec ts   h o q u ick ly   an d   ef f icien tly   d e v ices  ca n   f u n cti o n ,   n o ju s wh er e   th ey   a r l o ca ted .   R ea l - tim d ec is i on - m ak in g   an d   q u ick er   r ep lies   ar m a d p o s s ib le  b y   E d g e   AI ,   wh ich   r ed u ce s   th e   laten cy   o f   tr an s f er r i n g   d ata  b ac k   a n d   f o r t h   t o     r em o te  co m p u ter s .   Fu r t h er m o r e,   d ata   p r iv ac y   b e n ef its   g r ea tly   f r o m   th is   s p ec ialized   p r o ce s s in g .   E d g e   AI   m ax im izes  u s er   co n tr o b y   r ed u cin g   th i n h er en t   d an g e r s   ass o ciate d   with   f r eq u e n t   d ata  tr an s f er s   t o     ex ter n al  s er v er s   b y   s to r in g   cr itical  in f o r m atio n   clo s er   to   h o m [ 1 9 ] .   C o n v e r s ely ,   FL   allo ws  f o r   jo in AI   tr ain in g   with o u jeo p ar d izin g   th p r iv ac y   o f   p er s o n al   in f o r m atio n .   W ith   th is   M L   tec h n iq u e,   all  tr ain in g     d ata  is   r etain ed   o n   th o r i g in al  d ev ice  an d   s h ar e d   g lo b al  m o d el  is   lear n ac r o s s   s ev er al  d ev ices.     T h is   p r o m o tes  p r iv ac y   b e ca u s n o   r aw  d ata   is   s h ar ed   o r   k ep in   ce n tr al  lo ca tio n .   On ex am p le  o f   th is   is   th e   Fed   Ho m f r am ewo r k ,   wh ic h   is   an   ar ch itectu r f o r   in - h o m h ea lth   m o n ito r in g   b ased   o n   th clo u d   e d g e.   I t   cr ea tes  s h ar ed   g l o b al  m o d el   in   t h clo u d   b y   u tili zin g   s ev e r al  h o u s es  at  th e   n etwo r k   e d g es,  an d   it  p r eser v es  u s er   p r iv ac y   b y   s to r i n g   u s er   d ata  lo ca lly .     2 . 3 . 4 .   T elec o m m un ica t io n   I n   th co n te x o f   telec o m m u n i ca tio n s ,   ed g AI   r ef e r s   to   th ap p licatio n   o f   AI   alg o r ith m s   t o   n etwo r k   ed g d e v ices  lik s witch es,  r o u ter s ,   an d   o th e r   d ev ices.  T h is   f ac ilit ates  q u ick er   an s wer s   an d   r ea l - tim e   d ec is io n - m ak in g ,   b o th   o f   wh i ch   ar ess en tial  in   co m m u n icatio n s   n etwo r k .   Ad d itio n ally ,   E d g AI   ca n   h elp   s af eg u ar d   d ata  p r iv ac y   b ec au s it  p r o ce s s es  d ata  lo ca lly   r a th er   th an   tr an s f er r i n g   it  t o   ce n tr al  s er v er   [ 2 0 ] .     FL   is   b ec o m in g   in cr ea s in g l y   p o p u lar   in   th e   telec o m   s ec t o r   as  co m m u n icatio n   s er v ice   p r o v id er s   ( C SP s )   co n s id er   h o t o   lev e r ag e   th eir   d ata  ass ets  wh ile  u p h o ld in g   p r iv ac y   r eg u latio n s .   Ov er   f iv e   b illi o n   co n s u m er s   d ata  ar s to r ed   b y   th to p   5 0   ca r r ier s   wo r ld wid e.   T h u t ilizatio n   o f   FL   is   in cr ea s in g ly   im p o r ta n in   th e   d ev elo p m e n o f   ce n tr alize d   m o d els  with   d is tr ib u ted   tr ain in g   d ata,   as  telec o m m u n icatio n   co m p an ies  em p l o y   AI /ML   tech n o lo g y   to   ex t r ac an aly tical  an d   p r ed ictiv ca p ab ilit ies.  Sig n if ican tly   m o r e   n etwo r k   ca p ac ity ,   r ed u ce d   laten cy ,   f aster   s p ee d s ,   an d   g r ea ter   ef f icien c y   ar m a d p o s s ib le  b y   5 an d   ed g c o m p u tin g .   5 E d g e   co m p u tin g   will  d is p er s d ata   an d   AI   m o d els  am o n g   n u m er o u s   n o d es,  h o wev er   s h ar in g   th e   d ata  ca n   b d if f icu lt d u e   to   s ec u r ity ,   b an d wid th ,   s to r ag e,   a n d   o t h er   lim itati o n s .   FL   is   p er f ec t f o r   th is   k i n d   o f   s ettin g .     2 . 3 . 5 .   Sm a rt   f a r m   FL - b ased   m o n ito r in g   s y s tem s   f o r   s m ar t   f ar m s   d etec a n im al  d is ea s es.  Un lik p r io r   s tu d ies,  wh ich   d id   n o u s FL   f o r   an im al   d is ea s d iag n o s is ,   th is   tech n iq u is   b ased   o n   ex ten s iv e x p er im en tatio n   with   in f o r m atio n   f r o m   th e   in ter n et   o f   a n im al  h ea lth   t h in g s   ( I o A HT ) .   T h ese  s tu d ies  o n   clin ica m asti tis   in   co ws   p r o v id e   a   s tr o n g   f o u n d atio n   f o r   ass ess in g   FL s   ef f icac y   in   ac tu al  ag r icu ltu r al  s ettin g s .   Sm a r f ar m i n g   in v o l v es  s o lar - p o wer ed   s en s o r s   attac h e d   to   ea c h   an im al  t o   m o n ito r   t h eir   h ea lth .   T h i n f o r m atio n   i s   p er io d ically   s en t   v ia   lo n g - r a n g e   ( L o R a)   tr an s m is s io n   to   ed g d ev ices,  s u ch   g atew ay s ,   an d   s u b s eq u en tl y   to   clo u d   s er v er .   Far m er s   ar ab le  to   ef f ec tiv ely   o v er s ee   f ar m   o p er atio n s   an d   k ee p   an   ey o n   l iv esto ck   th an k s   to   th is   in f r astru ctu r e.   W h ile  s o lar - p o wer ed   s en s o r s   o f f e r   lab o r - s av in g   an d   en v ir o n m e n tal  b en e f its ,   th ey   also   p o s e   s u b s tan tial  p r o b lem s .   T o   e n h an ce   s m ar f ar m in g   au to m atio n ,   clo u d   s er v e r   ca n   u s d ee p   lear n in g   ( DL )   m o d el  to   an aly ze   d ata  f r o m   g atew ay s   an d   d etec d is ea s es  lik m asti tis   in   ca ttle.   T h is   ap p r o ac h   p r o tects    d ata  p r i v ac y   a n d   en co u r ag es   s u s tain ab le  ag r ic u ltu r al  p r ac tices  b y   en h an cin g   d is ea s p r ed ictio n   i n   s m ar t     f ar m s   th r o u g h   th e   u s o f   FL .   L o ca elem e n ts ,   in clu d i n g   s en s o r s ,   ar c r u cial  to   im p r o v in g   FL s   f o r ec ast   ac cu r ac y   [ 2 1 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       F ed era ted   lea r n in g   i n   ed g e   A I :   a   s ystema tic  r ev iew   o f a p p lica tio n s     ( C h r is tin a   Th a n ka S a ja n )   935   2 . 4 .    P ri v a cy   t hrea t s   in f eder a t ed  lea rning   Priv ac y   f laws  ar am o n g   th m o s co m m o n   wo r r ies  ab o u tr ad itio n al  ML .   T o   p r eser v th eir   p r iv ac y ,   FL  r eq u ests   th at  p ar ticip an ts   c o n tr ib u te  th lo ca tr ain in g   m o d el  p ar am eter s   r ath er   th an   th eir   ac tu al  d ata.   T h d an g er s   p r esen in   FL  ca n   b b r o ad ly   class if ied   in to   m a n y   ty p es  o f   in f er en ce - b ased   ass au lts .   T h m ain   p r iv ac y   p r o tectio n   is s u es a n d   d ata  s ec u r ity   r is k s   th at  FL  f ac ed   wh ile  wo r k in g   at  E C   in clu d e   [ 2 2 ] :   a.   Mo d el  in v er s io n   attac k b y   d e ce n tr alizin g   th tr ain in g   p r o ce s s   an d   en ab lin g   d e v ices  to   co o p er ativ ely   lear n   s h ar ed   m o d el  wh ile  m ain tain in g   lo ca ac ce s s   to   th r a d ata,   FL   s ee k s   to   s af eg u ar d   d ata  p r iv ac y .   Ho wev er ,   th m o d el  p ar am ete r s   an d   u p d ates  ex c h an g e d   d u r in g   FL  ca n   s till   leak   in f o r m atio n .   T h s er v er   g ath er s   u p d ates  f r o m   clien m o d els  in   FL .   An   attac k e r   c an   d ed u ce   d etails  ab o u t h tr ain in g   s et  b y   ex am in in g   th p ar am eter s   if   t h ey   m an a g to   o b tain   ac ce s s   to   eith er   th g lo b al  m o d el  o r   th ese  u p d ates.     T h ass ailan r ec o n s tr u cts  th in p u t   d ata   u s in g   th e   m o d e p ar am eter s .   T h is   ca n   b e   ac co m p lis h ed   b y   o p tim izin g   an   in p u s o   th at  th o b s er v ed   o u t p u ts   f r o m   th v alid   m o d co in cid with   th o u tp u ts   f r o m   th e   m o d el  ( o r   i n ter m ed iate  la y er   o u tp u ts ) .   A n   attac k er   c an   ex p l o it  th ese  g r a d ien ts   to   a p p r o x i m ate  th tr ain i n g   d ata  b ec au s FL  r eq u ir es e x ch an g in g   g r ad ien ts   o r   m o d el  u p d ates   [ 2 3 ] .   b.   Mo d el  p o is o n i n g m o d el  p o is o n in g   attac k   is   also   k n o wn   as  ad v er s ar ial  attac k .   m alicio u s   clien m ig h t   s en d   m an ip u lated   m o d el  u p d ates  to   th ce n tr al  s er v er .   T h ese  u p d ates  ca n   b cr af ted   to   d eg r ad th p er f o r m an ce   o f   th g lo b al  m o d el.   T h is   co u ld   b d o n b y   tr ain in g   o n   p o is o n ed   d ata  o r   b y   d elib er ately   in tr o d u cin g   er r o r s   in to   th e   m o d el  u p d ates.   c.   B ac k d o o r   attac k s in   th is   s ce n ar io ,   a n   attac k e r   in jects  h id d e n   b ac k d o o r   in to   th e   g lo b al   m o d el.     T h is   b ac k d o o r   ac tiv ates  wh en   th m o d el  en co u n ter s   s p ec if ic  tr ig g er   in p u ts ,   ca u s in g   it  to   b eh a v in co r r ec tly   wh ile  p er f o r m in g   n o r m ally   o n   r e g u lar   d ata.   T h b ac k d o o r   ca n   b im p la n ted   b y   s u b tly   m o d if y in g   th m o d el  u p d ates.   d.   Data   p o is o n in g alth o u g h   th i s   is   n o a   r e f ac to r in g   o f   t h e   m o d el   u p d ates  th em s elv es,   d ata  p o is o n in g   in v o lv es  in jectin g   m alicio u s   d ata  in to   th tr ain in g   d ataset.   T h is   ca n   in d ir ec tly   ca u s th m o d el  to   lear n   in co r r ec t o r   h ar m f u l p atter n s ,   af f ec tin g   its   p er f o r m an ce .   e.   Mo d el  ex tr ac tio n   attac k in   FL ,   m o d el  ex tr ac tio n   attac k   o cc u r s   wh en   h o s tile  p ar t y   u s es  th eir   lo ca   d ata  to   tr y   an d   r eb u ild   o r   e x tr ac s en s itiv in f o r m atio n   ab o u th g l o b al  m o d el  th at  is   b ein g   tr ai n ed .     T h f ac th at  FL   f r eq u e n tly   u s es  p r o p r ietar y   o r   s en s itiv m o d els  an d   th at  its   o b jectiv e   is   to   p r eser v e   in d iv id u al  d ata  p r iv ac y   wh ile  l ea r n in g   g lo b al  m o d el  m a k es th is   ass au lt e s p ec ially   wo r r is o m e.     2 . 5 .    P ri v a cy   preserv a t io n t e chniq ues   Glo b al  an d   lo ca l   p r iv ac y   ar th two   ca teg o r ies  in to   w h ich   FL  p r iv ac y   f alls .   E v e r y   iter atio n ,     all  u n r eliab le  th ir d   p ar ties   p r iv ac y   is   s af eg u ar d e d ,   with   t h ex ce p tio n   o f   th tr u s ted   c en tr al  ag g r e g atio n   s er v er ,   u s in g   g lo b al  p r iv ac y   r eg u latio n s   an d   lo ca lly   cr ea t ed   m o d el  u p d ates.  Fo r   th s er v e r   p r iv ac y   to   b e   p r o tecte d ,   m o d el  ch an g es  ar e   n ee d ed   f o r   lo ca p r iv ac y .   C u r r en tly ,   ad v er s ar ial  tr ain in g   ( AT ) ,   b lo ck ch ai n ,   d is tu r b an ce ,   cr y p to g r ap h y ,   a n d   KD  ar co m m o n   tech n o lo g ies f o r   en h a n cin g   FL  p r iv ac y   s ec u r ity .     2 . 5 . 1 .   Dif f er ent ia l priv a cy   t e chno lo g y   Fu zz y   p r o ce s s in g   is   co m m o n ly   em p lo y ed   in   DM L   to   s af eg u ar d   tr ain in g   d ataset s   p r iv ac y   an d   s ec u r ity .   T h is   in clu d es  u s in g   g en er aliza tio n ,   n o is d is tu r b an ce ,   r an d o m izatio n   an d   co m p r ess io n   to   co n ce al  tr ain in g   d ata  a n d   im p r o v p r i v ac y   p er f o r m an ce   to   s o m e x ten t.  I n   FL,   DP  is   ty p ically   e m p lo y ed   to   d is g u is s ig n if ican f ea tu r es  b y   a d d in g   n o is to   tr ain in g   d ata,   m o d el  p ar am eter s ,   o r   g r a d ien in f o r m atio n .   DP  ca n   en s u r d ata   p r iv ac y .   DP  im p r o v es  d ata  p r iv ac y   an d   s ec u r it y   b y   ad d in g   n o is in to   s en s itiv d ata.   T h e   u s o f   D in   FL  to   in tr o d u ce   n o is e   d is tu r b an ce s   to   m o d el  p a r a m eter s   p r o v id e d   b y   FL  p ar ti cip an ts ,   o r   to   ap p l y   g en er aliza tio n   m eth o d s   to   d is g u is cr itical  d ata  f ea tu r es,  p r ev en ts   r ev er s d ata  r etr ie v al,   a llo win g   ML   m o d els   to   to ler ate  ad v e r s ar ial  ex am p l es [ 2 4 ] .   T h c o m m u n icatio n   o v er h ea d   o f   SMPC   is   m u ch   h ig h er   th a n   th at  o f   DP.  DP  alg o r ith m s   h av b ee n   d ev elo p e d   in   ex is tin g   s tu d ies.   An   alg o r ith m   f o r   DP - p r o tecti o n   FL  o p tim izatio n   o n   th e   clien s id e.   T o   p r o v i d u s er - lev el  DP  tr ain in g   p r o c ess   f o r   lar g n eu r al  n etwo r k s ,   a   u s er - lev el  p r i v ac y   p r o tect io n   is   ad d itio n ally   in co r p o r ated   to   th FL  a v er a g in g   m eth o d .   B o th   s o u g h to   p r o tect  p r i v ate  d ata  b y   m ask in g   u s er - u p lo ad e d   m o d el  p ar a m eter s   d u r in g   tr ai n in g ,   weig h i n g   m o d el  p er f o r m an ce   ag ain s p r iv ac y   lo s s .   T h ese  m eth o d s   wer e   test e d   o n   g en u in d atasets .   T h is   d em o n s tr ated   th at  with   en o u g h   d e v ices  p ar ticip atin g   in   f ed er ated   tr ain in g ,   p r iv ac y   p r o tectio n   ca n   b e   ac h i ev ed   with   lo o v er h ea d .   B o th   ap p r o ac h es e n s u r ed   h ig h   m o d el  co r r ec tn ess .   Ho wev er ,   th is   tech n iq u n e g le cted   to   co n s id er   th p o s s ib ilit y   th at  in co r p o r atin g   DP in   FL  with   f ewe r   p ar ticip an ts   m ay   im p air   o v e r a ll  m o d el  ac cu r ac y .   DP  n o is was  s u b s titu ted   in to   n eu r al  n etwo r k   b y   p r u n in g   s p ec if ic  lay er ,   with   th p u r p o s o f   s af eg u ar d in g   s en s itiv d ata  f r o m   lea k in g   wh ile   m ain tain in g   m o d el   ac cu r ac y .   T h e r is   n o v el  p r i v ac y - p r eser v in g   lear n in g   f r a m ewo r k   b ased   o n   g r ap h   n eu r al  n etwo r k s   ( GNNs) .   T h f r am ewo r k   p r o v id es  f o r m al  p r iv ac y   g u ar an tee  b y   u tili zin g   ed g e - l o ca DP  to   p r o tect  n o d f ea tu r es  an d   ed g p r i v ac y .   T h s y s tem   co m b in es a   GNN  wit h   p r iv ac y   u t ilit y   to   s ec u r u s er   d ata  p r iv ac y   with in   b u d g et.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.