Graph Neural Networks (GNNs) have shown considerable success in learning from graph-structured data, but their use in privacy-sensitive areas remains difficult because graph structure can leak sensitive link information. To satisfy edge-level differential privacy, a common approach is to inject noise into all elements of the graph's adjacency matrix, thereby obfuscating the existence of any single edge. However, stronger privacy requires more noise, and excessive noise reduces utility, making the privacy-utility balance a major barrier to practical privacy-preserving graph learning. To address this issue, we propose EdgeRefine, a local differential privacy framework that improves this trade-off through adaptive edge refinement. EdgeRefine first estimates edge-existence probabilities using Jaccard similarity and ranks edges for noisy edge removal. To ensure the sparsity and reliability of the final graph, it uses the privacy budget $ε$ to determine the ratio of true to false edges, samples them separately based on this probability ranking, and controls the total number of edges with a separate sampling rate $k$. Extensive experiments show that EdgeRefine achieves accuracy comparable to the noise-free baseline and substantially outperforms other privacy-preserving methods across datasets and GNN architectures. Under privacy budget $ε= 2.5$, EdgeRefine improves node classification accuracy over state-of-the-art baselines by 17.8\% on ACM under GAT and 19.7\% on Cora under GCN. In graph classification, it achieves an average accuracy degradation of around 5\% compared to the noise-free baseline. Under graph reconstruction attacks, EdgeRefine maintains relative absolute error levels above 1 across all privacy budgets, averaging 1.962 on Cora and 1.472 on AMAP, indicating strong resilience against privacy leakage.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2020】点针图网络,Pointer Graph Networks
专知会员服务
40+阅读 · 2020年9月27日
【GNN】深度学习之上,图神经网络(GNN )崛起
产业智能官
16+阅读 · 2019年8月15日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
图神经网络(GNN)必读论文及最新进展跟踪
深度学习与NLP
28+阅读 · 2019年6月7日
Github热门图深度学习(GraphDL)源码与框架
新智元
21+阅读 · 2019年3月19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
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
1+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
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
11+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
【NeurIPS2020】点针图网络,Pointer Graph Networks
专知会员服务
40+阅读 · 2020年9月27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
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
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员