Published May 18, 2024
| Version v1
Publication
Marginal and training-conditional guarantees in one-shot federated conformal prediction
Contributors
Others:
- Laboratoire de Mathématiques d'Orsay (LMO) ; Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Statistique mathématique et apprentissage (CELESTE) ; Laboratoire de Mathématiques d'Orsay (LMO) ; Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Inria de l'Université Paris-Saclay ; Centre Inria de Saclay ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre Inria de Saclay ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
- Université Paris-Saclay
- Apprentissage, graphes et optimisation distribuée (ARGO) ; Département d'informatique - ENS-PSL (DI-ENS) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Inria de Paris ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
- Département d'informatique - ENS-PSL (DI-ENS) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Médecine de précision par intégration de données et inférence causale (PREMEDICAL) ; Centre Inria d'Université Côte d'Azur (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Desbrest d'Epidémiologie et de Santé Publique (IDESP) ; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)
- Université de Montpellier (UM)
- Institut universitaire de France (IUF) ; Ministère de l'Education nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
- Inria-FedMalin
Description
We study conformal prediction in the one-shot federated learning setting. The main goal is to compute marginally and training-conditionally valid prediction sets, at the server-level, in only one round of communication between the agents and the server. Using the quantile-of-quantiles family of estimators and split conformal prediction, we introduce a collection of computationally-efficient and distribution-free algorithms that satisfy the aforementioned requirements. Our approaches come from theoretical results related to order statistics and the analysis of the Beta-Beta distribution. We also prove upper bounds on the coverage of all proposed algorithms when the nonconformity scores are almost surely distinct. For algorithms with training-conditional guarantees, these bounds are of the same order of magnitude as those of the centralized case. Remarkably, this implies that the one-shot federated learning setting entails no significant loss compared to the centralized case. Our experiments confirm that our algorithms return prediction sets with coverage and length similar to those obtained in a centralized setting.
Additional details
Identifiers
- URL
- https://hal.science/hal-04579882
- URN
- urn:oai:HAL:hal-04579882v1
Origin repository
- Origin repository
- UNICA