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[人工智能]Local Differential Privacy for Deep Learning

???????motivation:众包数据进行训练过程中,容易造成隐私泄漏。

methods:

  • 提出的新算法(LATENT)应用了随机响应的属性——LDP设置和算法的层结构可以使得在不同层级进行隐私保护交流
  • 设计了一种新的协议,称为效用增强随机化(UER)
    (1)首先对优化的一元编码协议(OUE)进行了改进,提出了一种新的LDP协议modified OUE(MOUE),增强了二进制字符串随机化的灵活性。
    (2)OUE是一个LDP协议,遵循随机1和0的不同直觉,以提高效用。
    (3)MOUE通过引入一个额外的系数α(隐私预算系数)来实现改进的灵活性,该系数在选择随机化概率时提高了灵活性。
  • 然后我们遵循MOUE背后的动机,提出了在高灵敏度的长二进制字符串随机化过程中保持效用的UER。

提出了一个LATENT层,位于flattening层之后,通过加入符合差分隐私的操作之后,当成全连接层的输入。卷积神经网络的结构被划分为:(1)卷积模块(2)随机化模块(3)全连接层。

?LATENT方法:

提出了一种新的方法来进一步优化随机化概率的选择,它可以在位串较长时提供增强的效用。

6.使用一元编码提高效用:使用优化一元编码(OUE),OUE分别扰动0和1来减少扰动0到1 (p0→1)的概率,因为输入二进制字符串很长时,需要0比1多

α为MOUE在选择随机概率方面提供了更大的灵活性。通过增加α,我们可以增加0比特在原始状态下传输的概率。

7.提高随机化二进制字符串的效用:虽然MOUE提高了随机输出的效用,但当α较大时,它也可以大量增加1的随机化。根据OUE背后的直觉,通过对1和0进行不同的随机化,MOUE提高了随机化的概率。通过进一步扩展这一思想,我们对二进制字符串的位应用了两个随机化模型,以增强随机化二进制字符串的效用。通过这种方式,我们尝试将位串中的一半随机化,与定理III.4中定义的另一半不同。当α增加时,UER将增加0保持在原始状态的概率。然而,对于字符串的一半,保持1的原始状态的概率增加,而对于字符串的另一半,相应的概率减少。这样,UER将隐私预算维持在ε。

?8.对合并的字符串进行UER:?对合并的二进制字符串的位进行UER: 合并后的二进制串中的每一位都要接受MOUE,如式(6)所示。p越高,二进制串的随机化程度越低。由式(6)可知,ε值越大,l × r值越小,p值越高。在LATENT函数中,l × r是一个比ε大得多的值,而p通常是一个较小的值。MOUE允许LATENT通过校准α微调随机化的概率。通过增加α使其大于5,MOUE降低了干扰0到1的概率。MOUE的这个特性帮助LATENT维护这个实用程序,因为在潜的二进制编码输入中,与1相比,有大量的0。然而,当输入位串中有一半位的输入位为1时,这降低了释放实际位的概率。与RAPPOR相比,LATENT中的二进制字符串有多个1。因此,LATENT可以容忍这种概率损失。因此,UER允许通过改变α,同时保持相同的隐私预算,改变输入位的随机化量。

9.构建模型

随机响应一元编码:对于一个K大小域,每个响应都被编码为K位的长度向量,除了对应于响应方的职业的位置之外,所有位置都为0。在机器学习中,这种表示被称为"one-hot encoding"。

encode- perturb- aggregate:K个长度编码;扰动每一位以确保差分隐私,翻转概率PQ决定了隐私预算epsilon;聚合相加;

【本地差分隐私与随机响应代码实现】差分隐私代码实现系列(十三) - 知乎写在前面的话 书上学来终觉浅,绝知此事要躬行。回顾 1、梯度下降是一种通过根据损失的梯度更新模型来使损失变小的方法。梯度就像一个多维导数:对于具有多维输入的函数(如上面的损失函数),梯度体现函数的输出…https://zhuanlan.zhihu.com/p/466582604

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加:2022-05-08 08:05:07  更:2022-05-08 08:08:42 
 
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