Decision tree (DT) is a widely used machine learning model due to its versatility, speed, and interpretability. However, for privacy-sensitive applications, outsourcing DT training and inference to cloud platforms raise concerns about data privacy. Researchers have developed privacy-preserving approaches for DT training and inference using cryptographic primitives, such as Secure Multi-Party Computation (MPC). While these approaches have shown progress, they still suffer from heavy computation and communication overheads. Few recent works employ Graphical Processing Units (GPU) to improve the performance of MPC-protected deep learning. This raises a natural question: \textit{can MPC-protected DT training and inference be accelerated by GPU?} We present GTree, the first scheme that uses GPU to accelerate MPC-protected secure DT training and inference. GTree is built across 3 parties who securely and jointly perform each step of DT training and inference with GPU. Each MPC protocol in GTree is designed in a GPU-friendly version. The performance evaluation shows that GTree achieves ${\thicksim}11{\times}$ and ${\thicksim}21{\times}$ improvements in training SPECT and Adult datasets, compared to the prior most efficient CPU-based work. For inference, GTree shows its superior efficiency when the DT has less than 10 levels, which is $126\times$ faster than the prior most efficient work when inferring $10^4$ instances with a tree of 7 levels. GTree also achieves a stronger security guarantee than prior solutions, which only leaks the tree depth and size of data samples while prior solutions also leak the tree structure. With \textit{oblivious array access}, the access pattern on GPU is also protected.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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 · 2012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
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月12日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月9日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月9日
Arxiv
12+阅读 · 2021年8月19日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
6+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
5+阅读 · 4月25日
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
8+阅读 · 4月25日
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
7+阅读 · 4月25日
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
10+阅读 · 4月25日
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
8+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
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+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
5+阅读 · 4月24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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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 · 2012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
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员