We formalize the problem of machine unlearning as design of efficient unlearning algorithms corresponding to learning algorithms which perform a selection of adaptive queries from structured query classes. We give efficient unlearning algorithms for linear and prefix-sum query classes. As applications, we show that unlearning in many problems, in particular, stochastic convex optimization (SCO), can be reduced to the above, yielding improved guarantees for the problem. In particular, for smooth Lipschitz losses and any $\rho>0$, our results yield an unlearning algorithm with excess population risk of $\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}}+\frac{\sqrt{d}}{n\rho}\big)$ with unlearning query (gradient) complexity $\tilde O(\rho \cdot \text{Retraining Complexity})$, where $d$ is the model dimensionality and $n$ is the initial number of samples. For non-smooth Lipschitz losses, we give an unlearning algorithm with excess population risk $\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}}+\big(\frac{\sqrt{d}}{n\rho}\big)^{1/2}\big)$ with the same unlearning query (gradient) complexity. Furthermore, in the special case of Generalized Linear Models (GLMs), such as those in linear and logistic regression, we get dimension-independent rates of $\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}} +\frac{1}{(n\rho)^{2/3}}\big)$ and $\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}} +\frac{1}{(n\rho)^{1/3}}\big)$ for smooth Lipschitz and non-smooth Lipschitz losses respectively. Finally, we give generalizations of the above from one unlearning request to \textit{dynamic} streams consisting of insertions and deletions.


翻译:我们将机器遗忘问题形式化为:针对从结构化查询类中选择自适应查询的学习算法,设计高效的遗忘算法。我们为线性查询类和前缀和查询类给出了高效的遗忘算法。作为应用,我们展示了多种问题中的遗忘过程(尤其是随机凸优化)可归约至上述框架,从而为该问题带来更优的保证。具体而言,对于光滑Lipschitz损失和任意$\rho>0$,我们的结果给出了一个遗忘算法,其超额总体风险为$\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}}+\frac{\sqrt{d}}{n\rho}\big)$,且遗忘查询(梯度)复杂度为$\tilde O(\rho \cdot \text{重训练复杂度})$,其中$d$是模型维度,$n$是初始样本数。对于非光滑Lipschitz损失,我们给出一个遗忘算法,超额总体风险为$\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}}+\big(\frac{\sqrt{d}}{n\rho}\big)^{1/2}\big)$,且具有相同的遗忘查询(梯度)复杂度。此外,在广义线性模型的特殊情形中(如线性回归和逻辑回归),对于光滑Lipschitz和非光滑Lipschitz损失,我们分别获得了与维度无关的速率$\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}} +\frac{1}{(n\rho)^{2/3}}\big)$和$\tilde O\big(\frac{1}{\sqrt{n}} +\frac{1}{(n\rho)^{1/3}}\big)$。最后,我们将上述结果从单次遗忘请求推广至包含插入和删除操作的动态流场景。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
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
0+阅读 · 2014年12月31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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
28+阅读 · 2021年5月17日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
10+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
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
0+阅读 · 2014年12月31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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员