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dc.creatorRodrigues, Leonardo Gabriel Ferreira-
dc.date.accessioned2026-01-15T12:59:14Z-
dc.date.available2026-01-15T12:59:14Z-
dc.date.issued2025-11-27-
dc.identifier.citationRODRIGUES, Leonardo Gabriel Ferreira, Estratégia de seleção de clientes no aprendizado federado para a classificação de imagens médicas com otimização por enxame de partículas. 2025. 64 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.680.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48025-
dc.description.abstractThis work introduces a Federated Learning approach to assess the quality of biomedical images while protecting sensitive patient data. Unlike traditional methods that centralize data on a single server, Federated Learning trains models in a decentralized way, keeping data on the local devices of participating institutions. While Federated Learning offers privacy benefits, it struggles with data heterogeneity and inefficient client participation. To address this and im- prove the efficiency of collaborative training under heterogeneous data, the system integrates a client selection mechanism based on Particle Swarm Optimization (PSO), using factors such as data quality, sample diversity, and computational capacity. This strategy aims to boost overall model performance, reduce communication overhead, and avoid wasting resources. In addi- tion, the proposed method overcomes limitations of random client selection as used in FedAvg, which can become combinatorially intractable when searching for the best subset of clients. Experiments conducted on public disease datasets evaluate model robustness in heterogeneous environments. Results indicate that combining Federated Learning with PSO enables adaptive client selection across varying data heterogeneity levels while maintaining data security and complying with inherent medical domain privacy constraints, achieving up to 99.84% accuracy as one of the main performance gains of this work.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectAprendizado Federadopt_BR
dc.subjectFederated Learningpt_BR
dc.subjectSeleção de Clientespt_BR
dc.subjectOtimização por Enxame de Par- tículas (Particle Swarm Optimization - PSO)pt_BR
dc.subjectFedAvgpt_BR
dc.subjectPreservação de Privacidade em Aprendizado de Máquinapt_BR
dc.subjectClient Selectionpt_BR
dc.subjectParticle Swarm Optimizationpt_BR
dc.subjectPrivacy-Preserving Machine Learningpt_BR
dc.titleEstratégia de seleção de clientes no aprendizado federado para a classificação de imagens médicas com otimização por enxame de partículaspt_BR
dc.title.alternativeClient selection strategy in federated learning for medical image classification with particle swarm optimizationpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Backes, André Ricardo-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8590140337571249pt_BR
dc.contributor.referee1Saito, Priscila Tiemi Maeda-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6652293216938994pt_BR
dc.contributor.referee2Nascimento, Marcelo Zanchetta do-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5800175874658088pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6464564507820890pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoEste trabalho propõe uma abordagem baseada em Aprendizado Federado para a avaliação da qualidade de imagens biomédicas, preservando a privacidade dos dados sensíveis dos pacientes. Diferente de métodos tradicionais que centralizam os dados em um único servidor, o Aprendi- zado Federado permite que o treinamento do modelo ocorra de forma descentralizada, com os dados permanecendo localmente nos dispositivos das instituições participantes. Apesar de seus benefícios de privacidade, o Aprendizado Federado enfrenta a heterogeneidade dos dados e a participação ineficiente dos clientes. A fim de otimizar a eficiência do treinamento colabora- tivo, e de superar desafios referentes à heterogeneidade dos dados, é incorporado ao sistema um mecanismo de seleção de clientes baseado em Otimização por Enxame de Partículas (PSO), que considera critérios como a qualidade dos dados, diversidade amostral e capacidade compu- tacional dos clientes. Essa estratégia visa melhorar a performance global do modelo ao mesmo tempo em que reduz custos de comunicação e evita o uso ineficiente de recursos. Além disso, supera desafios relacionados à seleção aleatória de clientes realizada com FedAvg, que pode se tornar um problema intratável na análise combinatória para obtenção dos melhores clientes. Os experimentos foram conduzidos com conjuntos de dados públicos de doenças, avaliando a robustez do modelo em ambientes heterogêneos. Os resultados demonstram que a combinação entre Aprendizado Federado e PSO permite selecionar diferentes quantidades de clientes inde- pendente da heterogeneidade dos dados, mantendo os dados seguros e respeitando as restrições de privacidade inerentes ao domínio médico. Dessa forma, o presente trabalho obteve como um dos principais ganhos 99,84% de acurácia com esta proposta.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computaçãopt_BR
dc.sizeorduration64pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.680pt_BR
dc.subject.autorizadoComputaçãopt_BR
dc.subject.autorizadoDiagnóstico por imagempt_BR
dc.subject.autorizadoRedes neurais (Computação)pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.pt_BR
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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