One of the most basic problems for studying the "price of privacy over time" is the so called private counter problem, introduced by Dwork et al. (2010) and Chan et al. (2010). In this problem, we aim to track the number of events that occur over time, while hiding the existence of every single event. More specifically, in every time step $t\in[T]$ we learn (in an online fashion) that $\Delta_t\geq 0$ new events have occurred, and must respond with an estimate $n_t\approx\sum_{j=1}^t \Delta_j$. The privacy requirement is that all of the outputs together, across all time steps, satisfy event level differential privacy. The main question here is how our error needs to depend on the total number of time steps $T$ and the total number of events $n$. Dwork et al. (2015) showed an upper bound of $O\left(\log(T)+\log^2(n)\right)$, and Henzinger et al. (2023) showed a lower bound of $\Omega\left(\min\{\log n, \log T\}\right)$. We show a new lower bound of $\Omega\left(\min\{n,\log T\}\right)$, which is tight w.r.t. the dependence on $T$, and is tight in the sparse case where $\log^2 n=O(\log T)$. Our lower bound has the following implications: $\bullet$ We show that our lower bound extends to the "online thresholds problem", where the goal is to privately answer many "quantile queries" when these queries are presented one-by-one. This resolves an open question of Bun et al. (2017). $\bullet$ Our lower bound implies, for the first time, a separation between the number of mistakes obtainable by a private online learner and a non-private online learner. This partially resolves a COLT'22 open question published by Sanyal and Ramponi. $\bullet$ Our lower bound also yields the first separation between the standard model of private online learning and a recently proposed relaxed variant of it, called private online prediction.


翻译:研究“随时间推移的隐私代价”的最基本问题之一是Dwork等人(2010)和Chan等人(2010)提出的私有计数器问题。在该问题中,我们需在隐藏每个事件存在性的前提下,追踪随时间发生的事件数量。具体而言,在每个时间步$t\in[T]$中,我们(以在线方式)获知发生了$\Delta_t\geq 0$个新事件,并需给出估计值$n_t\approx\sum_{j=1}^t \Delta_j$。隐私要求是:所有时间步的输出集合需满足事件级差分隐私。核心问题在于误差如何依赖于总时间步数$T$与总事件数$n$。Dwork等人(2015)给出了$O\left(\log(T)+\log^2(n)\right)$的上界,而Henzinger等人(2023)给出了$\Omega\left(\min\{\log n, \log T\}\right)$的下界。我们证明了新的下界$\Omega\left(\min\{n,\log T\}\right)$,该下界对$T$的依赖是紧的,且在$\log^2 n=O(\log T)$的稀疏情形下也是紧的。该下界具有以下推论:$\bullet$ 我们证明该下界可推广至“在线阈值问题”(目标是在逐个呈现查询时私密地回答多个“分位点查询”),从而解决了Bun等人(2017)提出的开放问题。$\bullet$ 我们的下界首次揭示了私有在线学习器与非私有在线学习器在可达到的错误次数上存在分离,部分解决了Sanyal与Ramponi在COLT'22提出的开放问题。$\bullet$ 该下界还首次实现了标准私有在线学习模型与近期提出的松弛变体(称为私有在线预测)之间的分离。

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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
2+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+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
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
相关基金
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
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
2+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+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