Differential Privacy (DP) is being increasingly adopted for non-Euclidean data that lie on complex, high-dimensional manifolds. Existing DP mechanisms for manifold data consider geometric properties when calibrating privacy perturbations, but they largely fail to capture variations in data density within datasets, leading to biased perturbations and suboptimal privacy-utility trade-offs due to heterogeneous data distributions. In this paper, we propose a novel density-aware differential privacy mechanism on Riemannian manifolds, referred to as Conformal-DP, that leverages conformal transformations to calibrate perturbations based on local densities and to induce a density-balanced geometry. We prove that our mechanism satisfies $ε$-differential privacy on any complete Riemannian manifold under mild regularity assumptions. In addition, we derive a closed-form expected geodesic error bound that depends only on the underlying data density ratio and is independent of global curvature. Our empirical results on synthetic and real-world datasets demonstrate that the proposed Conformal-DP mechanism substantially improves the privacy-utility trade-off in heterogeneous data distribution settings, with worst-case performance comparable to state-of-the-art manifold DP mechanisms that assume uniformly distributed data.


翻译:差分隐私(DP)正越来越多地被应用于位于复杂高维流形上的非欧几里得数据。现有面向流形数据的DP机制在校准隐私扰动时会考虑几何属性,但大多无法捕捉数据集内部的数据密度变化,导致由异构数据分布引起的偏置扰动及欠优的隐私-效用权衡。本文提出一种新颖的黎曼流形上密度感知差分隐私机制,称为Conformal-DP,该机制利用共形变换基于局部密度校准扰动,并诱导出密度平衡的几何结构。我们证明在温和的正则性假设下,该机制在任何完备黎曼流形上均满足ε-差分隐私。此外,我们导出了仅依赖于底层数据密度比且与全局曲率无关的闭合形式期望测地线误差界。在合成数据集和真实数据集上的实验结果表明,所提出的Conformal-DP机制在异构数据分布设置下显著改善了隐私-效用权衡,其最差性能与假设均匀分布数据的最先进流形DP机制相当。

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
【新书】差分隐私,246页pdf
专知会员服务
27+阅读 · 2025年4月5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
图数据上的隐私攻击与防御技术
专知会员服务
28+阅读 · 2022年4月28日
《隐私计算白皮书(2021年)》正式发布(附下载链接)
专知会员服务
96+阅读 · 2021年7月22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
【专题】美国隐私立法进展的总体分析
蚂蚁金服评论
11+阅读 · 2019年4月25日
区块链隐私保护研究综述——祝烈煌详解
计算机研究与发展
23+阅读 · 2018年11月28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
0+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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
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
3+阅读 · 2014年12月31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
9+阅读 · 6月15日
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
【新书】差分隐私,246页pdf
专知会员服务
27+阅读 · 2025年4月5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
图数据上的隐私攻击与防御技术
专知会员服务
28+阅读 · 2022年4月28日
《隐私计算白皮书(2021年)》正式发布(附下载链接)
专知会员服务
96+阅读 · 2021年7月22日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月1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
0+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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员