Consider a contextual linear optimization problem, where a predict-then-optimize (PTO) system returns optimal decisions without revealing the cost vectors used in its downstream linear program. Our focus is on how to prevent attackers, who can submit context queries, from extracting the underlying prediction model. Although the cost-to-decision map is many-to-one, observations across contexts can reveal the underlying prediction model. For linear models, we provide sufficient conditions where the attacker can learn the model up to positive scaling by only observing the decision. These conditions motivate an adaptive attack that alternates inverse optimization with boundary sampling, i.e., using context queries leading to decision boundaries of the current attacker model. To prevent extraction, we propose a mechanism that perturbs decisions only when the predicted cost vector is near a decision boundary. We establish a regret bound in terms of the perturbation radius. For the attackers that fit the defended responses as optimal decisions under the evaluation distribution, we also prove a lower bound on expected extraction error. Experiments on synthetic instances and real data quantify the security-performance trade-off of the defense mechanism and illustrate that our defense can increase the extraction error.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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