We propose and analyze algorithms to solve a range of learning tasks under user-level differential privacy constraints. Rather than guaranteeing only the privacy of individual samples, user-level DP protects a user's entire contribution ($m \ge 1$ samples), providing more stringent but more realistic protection against information leaks. We show that for high-dimensional mean estimation, empirical risk minimization with smooth losses, stochastic convex optimization, and learning hypothesis classes with finite metric entropy, the privacy cost decreases as $O(1/\sqrt{m})$ as users provide more samples. In contrast, when increasing the number of users $n$, the privacy cost decreases at a faster $O(1/n)$ rate. We complement these results with lower bounds showing the minimax optimality of our algorithms for mean estimation and stochastic convex optimization. Our algorithms rely on novel techniques for private mean estimation in arbitrary dimension with error scaling as the concentration radius $\tau$ of the distribution rather than the entire range.


翻译:我们提出和分析算法,以解决用户一级差异隐私限制下的一系列学习任务。用户一级的DP不是仅仅保障单个样本的隐私,而是保护用户的全部贡献(mm\ge 1美元样本),提供更严格但更现实的保护,防止信息泄漏。我们显示,对于高维平均估算,用光滑损失、随机共振优化和学习假设等级来尽量减少实验风险,使用有限公吨的英特罗普,隐私成本降低为O(1/\sqrt{m})美元,因为用户提供了更多的样本。相比之下,当用户数量增加美元时,隐私成本降低的速度以更快的O(1/n)美元的速度。我们用较低的界限来补充这些结果,显示我们中值估算和随机共振动优化的算法的最小性最佳性。我们的算法依靠任意的私人中值估算新技术,错误比例是分配的浓度半值$\tau,而不是整个范围。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
88+阅读 · 2020年12月2日
【Google】监督对比学习,Supervised Contrastive Learning
专知会员服务
74+阅读 · 2020年4月24日
MIT-深度学习Deep Learning State of the Art in 2020,87页ppt
专知会员服务
61+阅读 · 2020年2月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
Cross-Modal & Metric Learning 跨模态检索专题-2
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月7日
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月5日
Privacy-Preserving News Recommendation Model Learning
One-Shot Federated Learning
Arxiv
9+阅读 · 2019年3月5日
Arxiv
7+阅读 · 2018年12月26日
VIP会员
相关资讯
Cross-Modal & Metric Learning 跨模态检索专题-2
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员