Homomorphic encryption (HE) enables calculating on encrypted data, which makes it possible to perform privacypreserving neural network inference. One disadvantage of this technique is that it is several orders of magnitudes slower than calculation on unencrypted data. Neural networks are commonly trained using floating-point, while most homomorphic encryption libraries calculate on integers, thus requiring a quantisation of the neural network. A straightforward approach would be to quantise to large integer sizes (e.g. 32 bit) to avoid large quantisation errors. In this work, we reduce the integer sizes of the networks, using quantisation-aware training, to allow more efficient computations. For the targeted MNIST architecture proposed by Badawi et al., we reduce the integer sizes by 33% without significant loss of accuracy, while for the CIFAR architecture, we can reduce the integer sizes by 43%. Implementing the resulting networks under the BFV homomorphic encryption scheme using SEAL, we could reduce the execution time of an MNIST neural network by 80% and by 40% for a CIFAR neural network.


翻译:同态加密(HE)使得在加密数据上进行计算成为可能,从而实现隐私保护的神经网络推断。这种技术的一个缺点是它比在非加密数据上计算要慢数个数量级。神经网络通常使用浮点数进行训练,而大多数同态加密库使用整数进行计算,因此需要对神经网络进行量化。一种简单的方法是量化到大的整数尺寸(例如32位)以避免大的量化误差。在这项工作中,我们使用量化感知训练降低网络的整数大小,以便进行更有效的计算。针对Badawi等人提出的MNIST架构,我们将整数尺寸缩小了33%,而精度损失不大,而对于CIFAR架构,我们可以将整数尺寸缩小43%。使用SEAL实现结果网络下的BFV同态加密方案,我们可以将MNIST神经网络的执行时间减少80%,对于CIFAR神经网络则减少了40%。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICLR-2020】网络反卷积,NETWORK DECONVOLUTION
专知会员服务
39+阅读 · 2020年2月21日
深度神经网络模型压缩与加速综述
专知会员服务
130+阅读 · 2019年10月12日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
TorchSeg:基于pytorch的语义分割算法开源了
极市平台
20+阅读 · 2019年1月28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
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
深度学习医学图像分析文献集
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年10月13日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月6日
Arxiv
1+阅读 · 2023年6月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月2日
VIP会员
最新内容
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
1+阅读 · 8分钟前
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
2+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
4+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
12+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
【ICLR-2020】网络反卷积,NETWORK DECONVOLUTION
专知会员服务
39+阅读 · 2020年2月21日
深度神经网络模型压缩与加速综述
专知会员服务
130+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
TorchSeg:基于pytorch的语义分割算法开源了
极市平台
20+阅读 · 2019年1月28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
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
深度学习医学图像分析文献集
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年10月13日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员