Consider a setting where multiple parties holding sensitive data aim to collaboratively learn population level statistics, but pooling the sensitive data sets is not possible. We propose a framework in which each party shares a differentially private synthetic twin of their data. We study the feasibility of combining such synthetic twin data sets for collaborative learning on real-world health data from the UK Biobank. We discover that parties engaging in the collaborative learning via shared synthetic data obtain more accurate estimates of target statistics compared to using only their local data. This finding extends to the difficult case of small heterogeneous data sets. Furthermore, the more parties participate, the larger and more consistent the improvements become. Finally, we find that data sharing can especially help parties whose data contain underrepresented groups to perform better-adjusted analysis for said groups. Based on our results we conclude that sharing of synthetic twins is a viable method for enabling learning from sensitive data without violating privacy constraints even if individual data sets are small or do not represent the overall population well. The setting of distributed sensitive data is often a bottleneck in biomedical research, which our study shows can be alleviated with privacy-preserving collaborative learning methods.


翻译:考虑一个场景:多个持有敏感数据的参与方希望协同学习总体统计量,但无法合并敏感数据集。我们提出一个框架,其中每个参与方共享其数据的差分隐私合成孪生副本。我们研究了结合此类合成孪生数据集,在英国生物银行的实际健康数据上进行协同学习的可行性。我们发现,与仅使用本地数据相比,通过共享合成数据参与协同学习的参与方能够获得更准确的目标统计量估计。这一发现可推广至小规模异质性数据集的困难情形。此外,参与方数量越多,改进幅度越大且越稳定。最后,我们发现数据共享特别有助于那些数据中包含代表性不足群体的参与方,能够对这些群体进行更完善的分析。基于我们的研究结果,我们得出结论:共享合成孪生数据是一种可行方法,即使单个数据集规模较小或无法很好地代表总体人群,也能在遵守隐私约束的前提下实现从敏感数据中学习。分布式敏感数据的问题通常是生物医学研究中的瓶颈,我们的研究表明,通过隐私保护的协同学习方法可以缓解这一问题。

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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
3+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月28日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
最新内容
2025年全球二十起重大无人机作战事件
专知会员服务
4+阅读 · 6月27日
现代战争的隐蔽系统:伊朗战争十大启示
专知会员服务
5+阅读 · 6月27日
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
6+阅读 · 6月26日
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
10+阅读 · 6月26日
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
16+阅读 · 6月26日
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月26日
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月26日
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
相关VIP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
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
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
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
13+阅读 · 2017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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员