There has been increasing demand for establishing privacy-preserving methodologies for modern statistics and machine learning. Differential privacy, a mathematical notion from computer science, is a rising tool offering robust privacy guarantees. Recent work focuses primarily on developing differentially private versions of individual statistical and machine learning tasks, with nontrivial upstream pre-processing typically not incorporated. An important example is when record linkage is done prior to downstream modeling. Record linkage refers to the statistical task of linking two or more data sets of the same group of entities without a unique identifier. This probabilistic procedure brings additional uncertainty to the subsequent task. In this paper, we present two differentially private algorithms for linear regression with linked data. In particular, we propose a noisy gradient method and a sufficient statistics perturbation approach for the estimation of regression coefficients. We investigate the privacy-accuracy tradeoff by providing finite-sample error bounds for the estimators, which allows us to understand the relative contributions of linkage error, estimation error, and the cost of privacy. The variances of the estimators are also discussed. We demonstrate the performance of the proposed algorithms through simulations and an application to synthetic data.


翻译:随着现代统计学和机器学习对隐私保护方法论的需求日益增长,差分隐私作为一种源自计算机科学的数学工具,正逐渐成为提供强健隐私保障的有效手段。已有研究主要聚焦于为单项统计与机器学习任务开发差分隐私版本,但通常未考虑上游非平凡的数据预处理步骤。一个典型场景是在下游建模前需进行记录链接。记录链接是指在没有唯一标识符的情况下,将属于同一实体集合的两个或多个数据集进行统计关联的任务,该概率性过程会给后续任务带来额外的不确定性。本文提出了两种面向链接数据的差分隐私线性回归算法:其一为噪声梯度方法,其二为充分统计量扰动方法,两者均用于回归系数的估计。通过推导估计量的有限样本误差界,我们探究了隐私-精度权衡关系,从而可解析链接误差、估计误差与隐私成本之间的相对贡献。本文还讨论了估计量的方差特性,并通过模拟实验和合成数据应用验证了所提算法的性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
最新内容
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
6+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
14+阅读 · 6月13日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员