The use of Machine Learning (ML) in business has increased significantly over the past years. Creating high quality and robust models requires a lot of data, which is at times infeasible to obtain. As more people are becoming concerned about their data being misused, data privacy is increasingly strengthened. In 2018, the General Data Protection Regulation (GDPR), was announced within the EU. Models that use either sensitive or personal data to train need to obtain that data in accordance with the regulatory rules, such as GDPR. One other data related issue is that enterprises who wish to collaborate on model building face problems when it requires them to share their private corporate data [36, 38]. In this thesis we will investigate how one might overcome the issue of directly accessing private data when training ML models by employing Federated Learning (FL) [38]. The concept of FL is to allow several silos, i.e. separate parties, to train models with the same objective, using their local data and then with the learned model parameters create a central model. The objective of the central model is to obtain the information learned by the separate models, without ever accessing the raw data itself. This is achieved by averaging the separate models’ weights into the central model. FL thus facilitates opportunities to train a model on large amounts of data from several sources, without the need of having access to the data itself. If one can create a model with this methodology, that is not significantly worse than a model trained on the raw data, then positive effects such as strengthened data privacy, cross-enterprise collaboration and more could be attainable. In this work we have used a financial data set consisting of 25242 equity research reports, provided by Skandinaviska Enskilda Banken (SEB). Each report has a recommendation label, either Buy, Sell or Hold, making this a multi-class classification problem. To evaluate the feasibility of FL we fine-tune the pre-trained Transformer model AlbertForSequenceClassification [37] on the classification task. We create one baseline model using the entire data set and an FL model with different experimental settings, for which the data is distributed both uniformly and non-uniformly. The baseline model is used to benchmark the FL model. Our results indicate that the best FL setting only suffers a small reduction in performance. The baseline model achieves an accuracy of 83.5% compared to 82.8% for the best FL model setting. Further, we find that with an increased number of clients, the performance is worsened. We also found that our FL model was not sensitive to non-uniform data distributions. All in all, we show that FL results in slightly worse generalisation compared to the baseline model, while strongly improving on data privacy, as the central model never accesses the clients’ data. / Företags nyttjande av maskininlärning har de senaste åren ökat signifikant och för att kunna skapa högkvalitativa modeller krävs stora mängder data, vilket kan vara svårt att insamla. Parallellt med detta så ökar också den allmänna förståelsen för hur användandet av data missbrukas, vilket har lätt till ett ökat behov av starkare datasäkerhet. 2018 så trädde General Data Protection Regulation (GDPR) i kraft inom EU, vilken bland annat ställer krav på hur företag skall hantera persondata. Företag med maskininlärningsmodeller som på något sätt använder känslig eller personlig data behöver således ha fått tillgång till denna data i enlighet med de rådande lagar och regler som omfattar datahanteringen. Ytterligare ett datarelaterat problem är då företag önskar att skapa gemensamma maskininlärningsmodeller som skulle kräva att de delar deras bolagsdata [36, 38]. Denna uppsats kommer att undersöka hur Federerad Inlärning [38] kan användas för att skapa maskinlärningsmodeller som överkommer dessa datasäkerhetsrelaterade problem. Federerad Inlärning är en metod för att på ett decentraliserat vis träna maskininlärningsmodeller. Detta omfattar att låta flera aktörer träna en modell var. Varje enskild aktör tränar respektive modell på deras isolerade data och delar sedan endast modellens parametrar till en central modell. På detta vis kan varje enskild modell bidra till den gemensamma modellen utan att den gemensamma modellen någonsin haft tillgång till den faktiska datan. Givet att en modell, skapad med Federerad Inlärning kan uppnå liknande resultat som en modell tränad på rådata, så finns många positiva fördelar så som ökad datasäkerhet och ökade samarbeten mellan företag. Under arbetet har ett dataset, bestående av 25242 finansiella rapporter tillgängliggjort av Skandinaviska Ensilda Banken (SEB) använts. Varje enskild rapport innefattar en rekommendation, antingen Köp, Sälj eller Håll, vilket innebär att vi utför muliklass-klassificering. Med datan tränas den förtränade Transformermodellen AlbertForSequence- Classification [37] på att klassificera rapporterna. En Baseline-modell, vilken har tränats på all rådata och flera Federerade modellkonfigurationer skapades, där bland annat varierande fördelningen av data mellan aktörer från att vara jämnt fördelat till vara ojämnt fördelad. Resultaten visar att den bästa Federerade modellkonfigurationen endast presterar något sämre än Baseline-modellen. Baselinemodellen uppnådde en klassificeringssäkerhet på 83.5% medan den bästa Federerade modellen uppnådde 82.8%. Resultaten visar också att den Federerade modellen inte var känslig mot att variera fördelningen av datamängd mellan aktorerna, samt att med ett ökat antal aktörer så minskar klassificeringssäkerheten. Sammanfattningsvis så visar vi att Federerad Inlärning uppnår nästan lika goda resultat som Baseline-modellen, samtidigt så bidrar metoden till avsevärt bättre datasäkerhet då den centrala modellen aldrig har tillgång till rådata.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-310558 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Kjellberg, Gustav |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:62 |
Page generated in 0.0031 seconds