We consider a discrete distribution estimation problem under a local differential privacy (LDP) constraint in the presence of shared randomness. By exploiting the shared randomness, we suggest a new method for constructing LDP schemes which achieve the exactly optimal privacy-utility trade-off (PUT) with the communication cost of less than or equal to the input data size for any privacy regime. The main idea is to decompose a block design scheme by Park et al. (2023), based on the combinatorial concept called resolution. The LDP scheme decomposed from a block design scheme is called a resolution of the block design scheme, and it achieves the same PUT as the original block design scheme while requiring a less communication cost. We provide two resolutions of an exactly PUT-optimal block design scheme, called the Baranyai's resolution and the cyclic shift resolution, both requiring the communication cost of less than or equal to the input data size. In particular, we show that the Baranyai's resolution achieves the minimum communication cost among all the PUT-optimal resolutions of block design schemes. One drawback of the Baranyai's resolution is that it can be obtained through a recursive algorithm in general. In contrast, the cyclic shift resolution has an explicit structure, but its communication cost can be larger than that of Baranyai's resolution. To complement this, we also suggest resolutions of other block design schemes achieving the optimal PUT for some privacy budgets, which require the minimum communication cost as the Baranyai's resolution and have explicit structures as the cyclic shift resolution.


翻译:本文考虑在局部差分隐私(LDP)约束下,利用共享随机性进行离散分布估计的问题。通过利用共享随机性,我们提出一种新的LDP方案构造方法,该方法能在任意隐私预算下,以不超过输入数据大小的通信成本实现精确最优的隐私-效用权衡(PUT)。核心思想是对Park等人(2023)基于组合学概念“分辨率”提出的块设计方案进行分解。从块设计方案分解得到的LDP方案称为块设计方案的分辨率,其能够实现与原块设计方案相同的PUT,同时所需通信成本更低。我们提供了两种精确PUT最优块设计方案的分辨率——Baranyai分辨率和循环移位分辨率,二者所需通信成本均不超过输入数据大小。特别地,我们证明Baranyai分辨率在所有块设计方案的PUT最优分辨率中实现了最小通信成本。Baranyai分辨率的一个缺点在于其通常需通过递归算法获得。相比之下,循环移位分辨率具有显式结构,但其通信成本可能高于Baranyai分辨率。为弥补这一不足,我们还提出了其他块设计方案的分辨率,这些方案能在特定隐私预算下实现最优PUT,同时兼具Baranyai分辨率的最小通信成本与循环移位分辨率的显式结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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
47+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
0+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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
47+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
0+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员