Federated learning has emerged as a powerful framework for analysing distributed data, yet two challenges remain pivotal: heterogeneity across sites and privacy of local data. In this paper, we address both challenges within a federated transfer learning framework, aiming to enhance learning on a target data set by leveraging information from multiple heterogeneous source data sets while adhering to privacy constraints. We rigorously formulate the notion of federated differential privacy, which offers privacy guarantees for each data set without assuming a trusted central server. Under this privacy model, we study four statistical problems: univariate mean estimation, low-dimensional linear regression, high-dimensional linear regression, and M-estimation. By investigating the minimax rates and quantifying the cost of privacy, we show that federated differential privacy is an intermediate privacy model between the well-established local and central models of differential privacy. Our analyses account for data heterogeneity and privacy, highlighting the fundamental costs associated with each factor and the benefits of knowledge transfer in federated learning.


翻译:联邦学习已成为分析分布式数据的强大框架,但仍面临两个关键挑战:不同站点间的数据异质性和本地数据的隐私保护。本文在联邦迁移学习框架内同时解决这两个挑战,旨在通过利用多个异质源数据集的信息来增强目标数据集的学习效果,同时遵守隐私约束。我们严格定义了联邦差分隐私的概念,该概念在不假设存在可信中央服务器的情况下为每个数据集提供隐私保证。在该隐私模型下,我们研究了四个统计问题:单变量均值估计、低维线性回归、高维线性回归和M估计。通过研究极小化极大速率并量化隐私代价,我们证明联邦差分隐私是介于已建立的本地差分隐私和中心差分隐私模型之间的中间隐私模型。我们的分析考虑了数据异质性和隐私保护,揭示了每个因素的基本成本以及联邦学习中知识迁移的益处。

0
下载
关闭预览

相关内容

「联邦学习模型安全与隐私」研究进展
专知会员服务
69+阅读 · 2022年9月24日
联邦学习攻防研究综述
专知会员服务
58+阅读 · 2022年7月15日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月1日
专知会员服务
94+阅读 · 2021年7月23日
专知会员服务
27+阅读 · 2021年2月2日
专知会员服务
113+阅读 · 2020年11月16日
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月7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
联邦学习研究综述
专知
11+阅读 · 2021年12月25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
联邦学习或将助力IoT走出“数据孤岛”?
中国计算机学会
20+阅读 · 2019年3月16日
差分隐私保护:从入门到脱坑
FreeBuf
17+阅读 · 2018年9月10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
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
17+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
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015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
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22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
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
17+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
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015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
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员