Differential Privacy (DP) is the leading approach to privacy preserving deep learning. As such, there are multiple efforts to provide drop-in integration of DP into popular frameworks. These efforts, which add noise to each gradient computation to make it DP, rely on composition theorems to bound the total privacy loss incurred over this sequence of DP computations. However, existing composition theorems present a tension between efficiency and flexibility. Most theorems require all computations in the sequence to have a predefined DP parameter, called the privacy budget. This prevents the design of training algorithms that adapt the privacy budget on the fly, or that terminate early to reduce the total privacy loss. Alternatively, the few existing composition results for adaptive privacy budgets provide complex bounds on the privacy loss, with constants too large to be practical. In this paper, we study DP composition under adaptive privacy budgets through the lens of R\'enyi Differential Privacy, proving a simpler composition theorem with smaller constants, making it practical enough to use in algorithm design. We demonstrate two applications of this theorem for DP deep learning: adapting the noise or batch size online to improve a model's accuracy within a fixed total privacy loss, and stopping early when fine-tuning a model to reduce total privacy loss.


翻译:差异隐私(DP)是保护隐私保护深层学习的主导方法。 因此, 有很多努力可以让 DP 融入流行框架。 这些努力在每次渐变计算中增加噪音, 使它成为 DP, 依靠组成理论来约束在DP 计算序列中发生的全部隐私损失。 然而, 现有的组成理论在效率和灵活性之间呈现了一种紧张。 大多数的理论都要求序列中的所有计算都有一个预先定义的DP参数, 称为隐私预算。 这妨碍了设计培训算法, 以调整直接的隐私预算, 或提前终止的, 以减少全部隐私损失。 或者, 适应性隐私预算的现有组成结果很少为隐私损失提供了复杂的界限, 并且经常太大, 无法实际操作。 在本文中, 我们通过 R\ enyi 差异隐私的镜像, 在适应性隐私预算下研究DP 构成, 证明一个更简单的参数, 更简单, 可以用于算法设计。 我们为 DP 深层次学习演示了该理论的两种应用: 调整噪音或分量大小的网络, 来改进整个隐私损失的模型, 以阻止完全的隐私损失。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月4日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员