作者簡介

賈云健 ，教授，博士生導(dǎo)師。國家科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，重慶市學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人。主要研究移動通信與智能網(wǎng)絡(luò)的理論技術(shù)及應(yīng)用。已授權(quán)國家發(fā)明專利30余項、美國等國際發(fā)明專利20余項，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)10余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇。承擔(dān)國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、教育部-中國移動科研基金、工信部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程等科技項目，成果“通信與計算協(xié)同的智能網(wǎng)絡(luò)研究與應(yīng)用”獲中國發(fā)明協(xié)會發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎創(chuàng)新獎一等獎（第一完成人）、“復(fù)雜異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多維資源協(xié)同優(yōu)化理論與方法”獲重慶市自然科學(xué)獎一等獎（第一完成人）、與企業(yè)合作成果“星地多域融合智聯(lián)信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲重慶市科技進(jìn)步獎一等獎（第二完成人）、個人獲中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎、科學(xué)中國人年度人物等。擔(dān)任中國人工智能學(xué)會智能融合專業(yè)委員會第一屆委員、中國通信學(xué)會智能超表面專業(yè)委員會第一屆委員、5G應(yīng)用產(chǎn)業(yè)方陣重慶分聯(lián)盟第一屆副理事長、重慶市電子學(xué)會常務(wù)理事等。

賈云健教授領(lǐng)銜的重慶大學(xué)智能通信與網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊，是入選重慶市高校創(chuàng)新團(tuán)隊并驗收“優(yōu)秀”的高水平科研團(tuán)隊，致力于通信-計算-智能融合的新一代信息網(wǎng)絡(luò)研究，面向5G產(chǎn)業(yè)需求和6G核心領(lǐng)域，形成從理論研究、系統(tǒng)架構(gòu)、算法設(shè)計到應(yīng)用方案的體系化創(chuàng)新。

隨著5G應(yīng)用深入和6G愿景展開，人類社會正加速從“萬物互聯(lián)”向“萬物智聯(lián)”邁進(jìn)。智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、自動駕駛汽車等終端產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，成為人工智能發(fā)展的核心要素和重要資源。

傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)上云，集中訓(xùn)練”模式面臨著隱私泄露、傳輸高延遲和帶寬瓶頸等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。移動邊緣計算（MEC）與聯(lián)邦學(xué)習(xí)（FL）的結(jié)合——聯(lián)邦邊緣學(xué)習(xí)（FEEL）應(yīng)運而生。它將計算能力推向網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點，并實現(xiàn)了“數(shù)據(jù)不動模型動”的新型分布式智能范式，成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界競相追逐的熱點。

然而，F(xiàn)EEL在走向規(guī)?；瘧?yīng)用的道路上，面臨著設(shè)備異構(gòu)性、數(shù)據(jù)異構(gòu)性和通信效率三大核心挑戰(zhàn)。如何在資源受限、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化的邊緣環(huán)境下，實現(xiàn)高效、可靠且個性化的協(xié)同訓(xùn)練，是亟待解決的關(guān)鍵問題。

▲ FEEL的模型訓(xùn)練框架：涵蓋全局模型廣播、

本地更新、上傳及聚合的全過程

▋FEEL不是“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”和“邊緣計算”的簡單疊加

聯(lián)邦邊緣學(xué)習(xí)不是兩項技術(shù)的簡單疊加，而是“通信+計算+智能”的深度融合。

在MEC網(wǎng)絡(luò)中實施FL，需要對網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點進(jìn)行精細(xì)化的計算與通信資源管理。由于終端設(shè)備的計算能力、電池電量、信道質(zhì)量千差萬別（設(shè)備異構(gòu)），且不同用戶的數(shù)據(jù)分布往往是非獨立同分布的（數(shù)據(jù)異構(gòu)），傳統(tǒng)的“一刀切”式聚合策略難以奏效。

作者團(tuán)隊敏銳捕捉到了這些痛點，從調(diào)度與資源分配、集群學(xué)習(xí)（C-FEEL）、個性化學(xué)習(xí)（P-FEEL）等維度出發(fā)，提出了一系列解決方案。

▲ MEC與FL的深度融合架構(gòu)

▋系統(tǒng)性梳理：從理論到應(yīng)用的完整藍(lán)圖

作為融合創(chuàng)新的典范，聯(lián)邦邊緣學(xué)習(xí)的研究門檻較高，既涵蓋無線通信、人工智能，又涉及分布式優(yōu)化理論。

雖然關(guān)于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的書籍不少，但專門針對“邊緣側(cè)”特性，深入探討資源調(diào)度、異構(gòu)處理及行業(yè)應(yīng)用的專著相對稀缺。

作者團(tuán)隊在國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目的支持下，積累了豐碩的研究成果。作者感到有責(zé)任將這些碎片化的知識與最新的算法設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，于是便有了今天這本《 聯(lián)邦邊緣學(xué)習(xí)》。

聯(lián)邦邊緣學(xué)習(xí)

賈云健, 溫萬里 著

北京: 科學(xué)出版社, 2025. 11

ISBN 978-7-03-084089-9

本書系統(tǒng)介紹聯(lián)邦邊緣學(xué)習(xí)（FEEL）的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用案例。內(nèi)容涵蓋FEEL的系統(tǒng)架構(gòu)、訓(xùn)練算法、收斂性分析，以及FEEL的調(diào)度與資源分配、集群學(xué)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)等關(guān)鍵技術(shù)的最新研究成果。

▲ 基于FEEL的工業(yè)異常檢測技術(shù)框架

▋本書核心內(nèi)容

本書不僅構(gòu)建了FEEL的理論基礎(chǔ)與技術(shù)體系，更提供了可落地的應(yīng)用指引。

• 基礎(chǔ)夯實：詳解MEC架構(gòu)、卸載技術(shù)與FL經(jīng)典算法（FedAvg, FedSGD）的收斂性分析，構(gòu)建統(tǒng)一的FEEL系統(tǒng)模型。

• 效率為王（調(diào)度與資源分配）：針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，提出了基于在線學(xué)習(xí)的動態(tài)設(shè)備調(diào)度、基于無線攜能通信（SWIPT）的聯(lián)合調(diào)度等策略，解決“誰來練、怎么傳”的效率問題。

• 突破瓶頸（C-FEEL與P-FEEL）：

高性能集群技術(shù)（C-FEEL）：通過分層聚合、虛擬集群調(diào)度，大幅降低通信開銷并加速收斂。

個性化技術(shù)（P-FEEL）：利用注意力消息傳遞機(jī)制、無人機(jī)輔助異步架構(gòu)，解決數(shù)據(jù)異構(gòu)帶來的模型精度問題，實現(xiàn)“千人千面”的智能服務(wù)。

• 典型應(yīng)用：提供了用戶行為預(yù)測、工業(yè)異常檢測、醫(yī)療診斷輔助、自動駕駛輔助四大場景的FEEL應(yīng)用方案，展示了FEEL的落地潛力。

▲ 基于FEEL的 自動駕駛輔助技術(shù)系統(tǒng)（FeADAS）

本書適合作為通信工程、計算機(jī)和人工智能等領(lǐng)域的研究者和技術(shù)開發(fā)者的參考用書，也可作為相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生的學(xué)習(xí)資料。

聯(lián)邦邊緣學(xué)習(xí)

賈云健, 溫萬里 著

北京: 科學(xué)出版社, 2025. 11

ISBN 978-7-03-084089-9

責(zé)任編輯：葉蘇蘇 雷若丹

（本文編輯：劉四旦）

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