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Tipo: TCC
Título: Uma arquitetura serverless para aplicação de aprendizado federado
Autor(es): Vieira, Marcel Rocha Fonteles
Orientador: Rocha, Atslands Rego da
Palavras-chave em português: Aprendizado de máquina;Aprendizado federado;Computação sem servidor
Palavras-chave em inglês: Machine learning;Federated Learning;Serverless computing
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Data do documento: 2023
Citação: VIEIRA, Marcel Rocha Fonteles. Uma arquitetura serverless para aplicação de aprendizado federado. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: Atualmente, as empresas salvam os dados de seus clientes para analisá-los posteriormente visando benefícios à empresa, seja melhorando o serviço prestado ou entendendo o comportamento do cliente para obter, por exemplo, um número maior de vendas. Essa análise de dados geralmente é realizada por meio de alguma técnica de aprendizado de máquina. Essas técnicas geralmente precisam de uma grande quantidade de dados para funcionar em um nível satisfatório e isso pode ser um empecilho para algumas empresas. Portanto, para aproveitar essas técnicas, é necessário considerar a colaboração com empresas concorrentes do mesmo setor e compartilhar dados entre elas. No entanto, essa abordagem pode não ser uma estratégia ideal, pois resultaria no compartilhamento das informações dos clientes com concorrentes diretos. Com isso, o aprendizado federado pode ser utilizado nesses casos para a construção de um modelo preditivo. O aprendizado federado permite o treinamento colaborativo realizado em dispositivos diversos sem compartilhar seus dados com um servidor central. Esta abordagem reduz a dependência dos recursos da nuvem, uma vez que transfere a responsabilidade para o usuário, e melhora o nível de privacidade dos dados em comparação com o método tradicional de aprendizado de máquina centralizado. Nesse caso, os modelos são treinados nos dispositivos dos usuários e, posteriormente, enviados para um servidor centralizado para realizar a agregação dos modelos por meio de um algoritmo específico. Dessa forma, não existe o envio dos dados dos usuários. Outro benefício do uso do aprendizado federado é que as empresas que têm uma grande quantidade de dados podem se unir para gerar um modelo ainda mais geral do comportamento de seus clientes. Nos últimos anos, notou-se o surgimento de uma nova arquitetura chamada de computação sem servidor. Nesse novo paradigma, os desenvolvedores podem focar mais na funcionalidade e menos na configuração do servidor e isso torna mais fácil e rápida a implementação ou remoção de funcionalidades. Além disso, problemas de escalabilidade são resolvidos pelo provedor de nuvem de forma automática e rápida. Este trabalho propõe uma arquitetura que utiliza computação sem servidor e técnicas de aprendizado federado para a construção de uma aplicação que seja capaz de treinar modelos e predizer novos valores com um alto grau de acerto. Foram realizados experimentos da arquitetura proposta neste trabalhos em ambiente de nuvem e de borda. Os resultados mostram que é possível utilizar computação sem servidor e aprendizado federado e ainda assim obter resultados de predição satisfatórios nos dois ambientes.
Abstract: Nowadays, companies save their customer data and analyze them a posterior to benefit the company, to improve the service provided or understand the customer’s behavior to obtain, for example, a higher number of sales. This data analysis is usually performed using some machine learning technique. These techniques usually need a large amount of data to work satisfactorily, which can be a hindrance for some companies. Therefore, to take advantage of these techniques, it is necessary to consider collaborating with competing companies in the same industry and sharing data between them. However, there may be better strategies than this approach as it would result in sharing customer information with direct competitors. That said, federated learning can be used to build a predictive model in such cases. Federated learning enables collaborative training across devices without sharing customer data with a central server. This approach reduces the dependency on cloud resources since it transfers the responsibility to the user and improves data privacy compared to the traditional and centralized machine learning method. In this case, the models are trained on the users’ devices and then sent to a centralized server to perform model aggregation using a specific algorithm. This way, there is no sending of data from the users. Another benefit of using federated learning is that companies with a large amount of data can join together to generate an even more general model of their customers’ behavior. In recent years we have seen the emergence of a new architecture called serverless computing. In this new paradigm, developers can focus more on functionality and less on server configuration, making implementing or removing functionality easier and faster. Also, scalability problems are solved by the cloud provider automatically and quickly. This work proposes an architecture that uses serverless computing and federated learning techniques to build an application that is able to train models and predict new values with a high degree of accuracy. We performed experiments to evaluate our architecture in the cloud and edge computing environments. Our results show that it is possible to use serverless computing and federated learning and still obtain satisfactory prediction results in both environments.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86677
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3272159643458627
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO - Monografias

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