Differential privacy is the de-facto privacy standard in data analysis. The classic model of differential privacy considers the data to be static. The dynamic setting, called differential privacy under continual observation, captures many applications more realistically. In this work we consider several natural dynamic data structure problems under continual observation, where we want to maintain information about a changing data set such that we can answer certain sets of queries at any given time while satisfying $\epsilon$-differential privacy. The problems we consider include (a) maintaining a histogram and various extensions of histogram queries such as quantile queries, (b) maintaining a predecessor search data structure of a dynamically changing set in a given ordered universe, and (c) maintaining the cardinality of a dynamically changing set. For (a) we give new error bounds parameterized in the maximum output of any query $c_{\max}$: our algorithm gives an upper bound of $O(d\log^2dc_{\max}+\log T)$ for computing histogram, the maximum and minimum column sum, quantiles on the column sums, and related queries. The bound holds for unknown $c_{\max}$ and $T$. For (b), we give a general reduction to orthogonal range counting. Further, we give an improvement for the case where only insertions are allowed. We get a data structure which for a given query, returns an interval that contains the predecessor, and at most $O(\log^2 u \sqrt{\log T})$ more elements, where $u$ is the size of the universe. The bound holds for unknown $T$. Lastly, for (c), we give a parameterized upper bound of $O(\min(d,\sqrt{K\log T}))$, where $K$ is an upper bound on the number of updates. We show a matching lower bound. Finally, we show how to extend the bound for (c) for unknown $K$ and $T$.


翻译:差分隐私是数据分析领域事实上的隐私保护标准。经典的差分隐私模型假设数据是静态的。然而,名为“持续观测下差分隐私”的动态设置能更真实地反映许多应用场景。本文研究持续观测下若干自然的动态数据结构问题,要求在不破坏$\epsilon$-差分隐私的前提下,动态维护变化数据集的信息,以便在任意时刻回答特定查询集合。我们关注的问题包括:(a) 维护直方图及其多种扩展(如分位数查询),(b) 在给定有序全集中维护动态变化集合的前驱搜索数据结构,(c) 维护动态变化集合的基数。针对问题(a),我们提出以任意查询最大输出值$c_{\max}$为参数的新误差界:算法在计算直方图、列和最大值与最小值、列和分位数及相关查询时,给出$O(d\log^2dc_{\max}+\log T)$的上界,该界适用于未知$c_{\max}$和$T$的情形。针对问题(b),我们提出将其归约为正交范围计数问题的一般性方法,并针对仅允许插入操作的特殊情况给出改进。所得数据结构对于给定查询,返回包含前驱的区间,且最多包含$O(\log^2 u \sqrt{\log T})$个多余元素($u$为全集中元素数量),该界适用于未知$T$。最后针对问题(c),我们给出参数化上界$O(\min(d,\sqrt{K\log T}))$($K$为更新次数上界),并证明匹配的下界。进一步,我们展示了如何将该界扩展到未知$K$和$T$的情形。

0
下载
关闭预览

相关内容

让 iOS 8 和 OS X Yosemite 无缝切换的一个新特性。 > Apple products have always been designed to work together beautifully. But now they may really surprise you. With iOS 8 and OS X Yosemite, you’ll be able to do more wonderful things than ever before.

Source: Apple - iOS 8
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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
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
Arxiv
92+阅读 · 2020年2月28日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
1+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
5+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
5+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
16+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
13+阅读 · 6月4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
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
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
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
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
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
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