中国空间科学技术 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (5): 66-74.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0077
李澔1,刘雪娇2,陈千喜1,李岳1,*
LI Hao1,LIU Xuejiao2,CHEN Qianxi1,LI Yue1,*
摘要: 联邦学习面临的核心挑战之一,是如何有效解决客户端数据的非独立同分布特异性。现有研究缺乏一种能够跨越不同非独立同分布场景、统一量化数据差异并公平评估算法鲁棒性的通用度量指标。本研究旨在解决这一空白,探索对分布式节点间非独立同分布程度的普适量化方法。本研究提出一种基于领域漂移的度量方法(DSM)。该方法的核心思想是,通过预训练的特征提取网络,将难以直接计算的高维原始数据分布差异,映射到特征空间中,转化为可计算的领域漂移问题。具体而言,通过计算各节点特征分布与全局特征分布之间的Wasserstein距离,并进行加权聚合,从而实现对非独立同分布程度的、与模型无关的定量描述。在MNIST和Fashion-MNIST数据集上,构建了5类典型的非独立同分布场景进行验证。实验结果表明:DSM能够有效区分这5类场景内部及相互之间的偏置程度,其灵敏度显著优于欧氏距离、余弦相似度等4种传统非参数度量方法;利用DSM将不同场景校准至相同的非独立同分布程度后,对4种联邦分类算法和4种联邦生成算法进行了公平评估。评估一致表明,在分类任务中Scaffold算法综合性能最优,在生成任务中BGAN算法表现最佳。这证明了DSM支持跨场景公平比较的有效性。本工作提出的DSM度量,首次为联邦学习提供了跨非独立同分布场景的统一量化基准。该方法是模型无关的,不仅为算法评估与优选提供了理论工具,也为应对航天卫星星座等天然具有非独立同分布特性的分布式系统协同学习挑战,提供了关键的量化设计依据。