We revisit the problem of federated learning (FL) with private data from people who do not trust the server or other silos/clients. In this context, every silo (e.g. hospital) has data from several people (e.g. patients) and needs to protect the privacy of each person's data (e.g. health records), even if the server and/or other silos try to uncover this data. Inter-Silo Record-Level Differential Privacy (ISRL-DP) prevents each silo's data from being leaked, by requiring that silo i's communications satisfy item-level differential privacy. Prior work arXiv:2203.06735 characterized the optimal excess risk bounds for ISRL-DP algorithms with homogeneous (i.i.d.) silo data and convex loss functions. However, two important questions were left open: (1) Can the same excess risk bounds be achieved with heterogeneous (non-i.i.d.) silo data? (2) Can the optimal risk bounds be achieved with fewer communication rounds? In this paper, we give positive answers to both questions. We provide novel ISRL-DP FL algorithms that achieve the optimal excess risk bounds in the presence of heterogeneous silo data. Moreover, our algorithms are more communication-efficient than the prior state-of-the-art. For smooth loss functions, our algorithm achieves the optimal excess risk bound and has communication complexity that matches the non-private lower bound. Additionally, our algorithms are more computationally efficient than the previous state-of-the-art.


翻译:我们重新审视了联邦学习(FL)中涉及不信任服务器或其他数据孤岛/客户端用户私有数据的问题。在此背景下,每个数据孤岛(例如医院)都拥有来自多个个体(例如患者)的数据,并且需要保护每个个体数据(例如健康记录)的隐私,即使服务器和/或其他数据孤岛试图揭露这些数据。孤岛间记录级差分隐私(ISRL-DP)通过要求孤岛i的通信满足项目级差分隐私,防止每个孤岛的数据泄露。先前的工作arXiv:2203.06735刻画了具有同构(独立同分布)孤岛数据和凸损失函数的ISRL-DP算法的最优超额风险界。然而,两个重要问题尚未解决:(1)在异构(非独立同分布)孤岛数据下能否达到相同的超额风险界?(2)能否以更少的通信轮数达到最优风险界?本文对这两个问题给出了肯定回答。我们提出了新颖的ISRL-DP联邦学习算法,在存在异构孤岛数据的情况下实现了最优超额风险界。此外,我们的算法比现有最优方法具有更高的通信效率。对于光滑损失函数,我们的算法达到了最优超额风险界,且通信复杂度与非隐私下界相匹配。同时,我们的算法在计算效率上也优于先前的最优方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
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
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
47+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
3+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
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:12
美海军“超配项目”
专知会员服务
2+阅读 · 今天2:13
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月21日
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
7+阅读 · 4月21日
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
10+阅读 · 4月20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
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
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
47+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
3+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员