Machine learning's reliance on sensitive data necessitates privacy-preserving techniques like Differentially Private Stochastic Gradient Descent (DPSGD). However, DPSGD suffers from substantial utility degradation and slow convergence due to gradient clipping and noise injection. Prior works have attempted to improve DPSGD from various perspectives; notably, the Differentially Private Selective Update and Release (DPSUR) algorithm has achieved remarkable model utility. However, the privacy accounting in DPSUR overlooks the variation in sampling probability introduced by the selective release mechanism, which compromises the rigor of its privacy guarantees. To address these limitations, we re-evaluate the privacy analysis of the selective release mechanism and propose a novel algorithm: Differentially Private Selective Release based on Clipped Gradients (DPSR-CG). Through a rigorous, newly derived privacy analysis and extensive experiments on multiple datasets (MNIST, CIFAR-10, IMDB, and FMNIST), we demonstrate that our DPSR-CG mechanism maintains strict privacy guarantees while achieving exceptional model performance.


翻译:机器学习对敏感数据的依赖使差分隐私随机梯度下降(DPSGD)等隐私保护技术成为必要。然而,DPSGD因梯度裁剪和噪声注入而面临严重的效用退化与收敛缓慢问题。现有研究已从多个角度尝试改进DPSGD;值得注意的是,差分隐私选择性更新与发布(DPSUR)算法取得了显著的模型效用。但DPSUR中的隐私核算忽略了选择性发布机制引入的采样概率变化,这削弱了其隐私保证的严谨性。为解决这些局限,我们重新评估了选择性发布机制的隐私分析,并提出一种新算法:基于裁剪梯度的差分隐私选择性发布(DPSR-CG)。通过严格推导的全新隐私分析以及在多个数据集(MNIST、CIFAR-10、IMDB与FMNIST)上的广泛实验,我们证明DPSR-CG机制在保持严格隐私保证的同时实现了卓越的模型性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

差分隐私全指南:从理论基础到用户期望
专知会员服务
13+阅读 · 2025年9月8日
【斯坦福博士论文】有效的差分隐私深度学习,153页pdf
专知会员服务
19+阅读 · 2024年7月10日
【NeurIPS2023】稀疏保留的差分隐私大型嵌入模型训练
专知会员服务
15+阅读 · 2023年11月18日
「机器学习中差分隐私」最新2022进展综述
专知会员服务
53+阅读 · 2022年9月9日
专知会员服务
14+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月1日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知
16+阅读 · 2022年4月1日
联邦学习安全与隐私保护研究综述
专知
12+阅读 · 2020年8月7日
从 ICLR 2019 一览小样本学习最新进展!
AI科技评论
15+阅读 · 2019年6月9日
【学界】DeepMind论文:深度压缩感知,新框架提升GAN性能
GAN生成式对抗网络
14+阅读 · 2019年5月23日
用深度学习揭示数据的因果关系
专知
28+阅读 · 2019年5月18日
差分隐私保护:从入门到脱坑
FreeBuf
17+阅读 · 2018年9月10日
综述——隐私保护集合交集计算技术研究
计算机研究与发展
22+阅读 · 2017年10月24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
1+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
1+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
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+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
1+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
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
5+阅读 · 今天13:50
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
3+阅读 · 今天13:33
相关VIP内容
差分隐私全指南:从理论基础到用户期望
专知会员服务
13+阅读 · 2025年9月8日
【斯坦福博士论文】有效的差分隐私深度学习,153页pdf
专知会员服务
19+阅读 · 2024年7月10日
【NeurIPS2023】稀疏保留的差分隐私大型嵌入模型训练
专知会员服务
15+阅读 · 2023年11月18日
「机器学习中差分隐私」最新2022进展综述
专知会员服务
53+阅读 · 2022年9月9日
专知会员服务
14+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月1日
相关资讯
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知
16+阅读 · 2022年4月1日
联邦学习安全与隐私保护研究综述
专知
12+阅读 · 2020年8月7日
从 ICLR 2019 一览小样本学习最新进展!
AI科技评论
15+阅读 · 2019年6月9日
【学界】DeepMind论文:深度压缩感知,新框架提升GAN性能
GAN生成式对抗网络
14+阅读 · 2019年5月23日
用深度学习揭示数据的因果关系
专知
28+阅读 · 2019年5月18日
差分隐私保护:从入门到脱坑
FreeBuf
17+阅读 · 2018年9月10日
综述——隐私保护集合交集计算技术研究
计算机研究与发展
22+阅读 · 2017年10月24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
1+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
1+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
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+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
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员