java版Spring Cloud+Spring Boot+Mybatis之隐私计算 FATE - 多分类神经网络算法测试

一、说明

本文分享基于 Fate 使用 横向联邦 神经网络算法 对 多分类 的数据进行 模型训练，并使用该模型对数据进行 多分类预测。

• 二分类算法：是指待预测的 label 标签的取值只有两种；直白来讲就是每个实例的可能类别只有两种 (0 或者 1)，例如性别只有 男 或者 女；此时的分类算法其实是在构建一个分类线将数据划分为两个类别。
• 多分类算法：是指待预测的 label 标签的取值可能有多种情况，例如个人爱好可能有 篮球、足球、电影 等等多种类型。常见算法：Softmax、SVM、KNN、决策树。

关于 Fate 的核心概念、单机部署、训练以及预测请参考以下相关文章：

• 《隐私计算 FATE - 关键概念与单机部署指南》
• 《隐私计算 FATE - 模型训练》
• 《隐私计算 FATE - 离线预测》

二、准备训练数据

上传到 Fate 里的数据有两个字段名必需是规定的，分别是主键为 id 字段和分类字段为 y 字段，y 字段就是所谓的待预测的 label 标签；其他的特征字段 (属性) 可任意填写，例如下面例子中的 x0 - x9

例如有一条用户数据为： 收入 : 10000，负债 : 5000，是否有还款能力 : 1 ；数据中的 收入 和 负债 就是特征字段，而 是否有还款能力 就是分类字段。

本文只描述关键部分，关于详细的模型训练步骤，请查看文章《隐私计算 FATE - 模型训练》

2.1. guest 端

10 条数据，包含 1 个分类字段 y 和 10 个标签字段 x0 - x9

y 值有 0、1、2、3 四个分类

上传到 Fate 中，表名为 muti_breast_homo_guest 命名空间为 experiment

2.2. host 端

10 条数据，字段与 guest 端一样，但是内容不一样

上传到 Fate 中，表名为 muti_breast_homo_host 命名空间为 experiment

三、执行训练任务

3.1. 准备 dsl 文件

创建文件 homo_nn_dsl.json 内容如下 ：

{"components": {"reader_0": {"module": "Reader","output": {"data": ["data"]}},"data_transform_0": {"module": "DataTransform","input": {"data": {"data": ["reader_0.data"]}},"output": {"data": ["data"],"model": ["model"]}},"homo_nn_0": {"module": "HomoNN","input": {"data": {"train_data": ["data_transform_0.data"]}},"output": {"data": ["data"],"model": ["model"]}}}
}

3.2. 准备 conf 文件

创建文件 homo_nn_multi_label_conf.json 内容如下 ：

{"dsl_version": 2,"initiator": {"role": "guest","party_id": 9999},"role": {"arbiter": [10000],"host": [10000],"guest": [9999]},"component_parameters": {"common": {"data_transform_0": {"with_label": true},"homo_nn_0": {"encode_label": true,"max_iter": 15,"batch_size": -1,"early_stop": {"early_stop": "diff","eps": 0.0001},"optimizer": {"learning_rate": 0.05,"decay": 0.0,"beta_1": 0.9,"beta_2": 0.999,"epsilon": 1e-07,"amsgrad": false,"optimizer": "Adam"},"loss": "categorical_crossentropy","metrics": ["accuracy"],"nn_define": {"class_name": "Sequential","config": {"name": "sequential","layers": [{"class_name": "Dense","config": {"name": "dense","trainable": true,"batch_input_shape": [null,18],"dtype": "float32","units": 5,"activation": "relu","use_bias": true,"kernel_initializer": {"class_name": "GlorotUniform","config": {"seed": null,"dtype": "float32"}},"bias_initializer": {"class_name": "Zeros","config": {"dtype": "float32"}},"kernel_regularizer": null,"bias_regularizer": null,"activity_regularizer": null,"kernel_constraint": null,"bias_constraint": null}},{"class_name": "Dense","config": {"name": "dense_1","trainable": true,"dtype": "float32","units": 4,"activation": "sigmoid","use_bias": true,"kernel_initializer": {"class_name": "GlorotUniform","config": {"seed": null,"dtype": "float32"}},"bias_initializer": {"class_name": "Zeros","config": {"dtype": "float32"}},"kernel_regularizer": null,"bias_regularizer": null,"activity_regularizer": null,"kernel_constraint": null,"bias_constraint": null}}]},"keras_version": "2.2.4-tf","backend": "tensorflow"},"config_type": "keras"}},"role": {"host": {"0": {"reader_0": {"table": {"name": "muti_breast_homo_host","namespace": "experiment"}}}},"guest": {"0": {"reader_0": {"table": {"name": "muti_breast_homo_guest","namespace": "experiment"}}}}}}
}

注意 reader_0 组件的表名和命名空间需与上传数据时配置的一致。

3.3. 提交任务

执行以下命令：

flow job submit -d homo_nn_dsl.json -c homo_nn_multi_label_conf.json

执行成功后，查看 dashboard 显示：

四、准备预测数据

与前面训练的数据字段一样，但是内容不一样，y 值全为 0

4.1. guest 端

上传到 Fate 中，表名为 predict_muti_breast_homo_guest 命名空间为 experiment

4.2. host 端

上传到 Fate 中，表名为 predict_muti_breast_homo_host 命名空间为 experiment

五、准备预测配置

本文只描述关键部分，关于详细的预测步骤，请查看文章《隐私计算 FATE - 离线预测》

创建文件 homo_nn_multi_label_predict.json 内容如下 ：

{"dsl_version": 2,"initiator": {"role": "guest","party_id": 9999},"role": {"arbiter": [10000],"host": [10000],"guest": [9999]},"job_parameters": {"common": {"model_id": "arbiter-10000#guest-9999#host-10000#model","model_version": "202207061504081543620","job_type": "predict"}},"component_parameters": {"role": {"guest": {"0": {"reader_0": {"table": {"name": "predict_muti_breast_homo_guest","namespace": "experiment"}}}},"host": {"0": {"reader_0": {"table": {"name": "predict_muti_breast_homo_host","namespace": "experiment"}}}}}}
}

注意以下两点：

1. model_id 和 model_version 需修改为模型部署后的版本号。

2. reader_0 组件的表名和命名空间需与上传数据时配置的一致。

六、执行预测任务

执行以下命令：

flow job submit -c homo_nn_multi_label_predict.json

执行成功后，查看 homo_nn_0 组件的数据输出：

可以看到算法输出的预测结果。