Recent success of deep neural networks (DNNs) hinges on the availability of large-scale dataset; however, training on such dataset often poses privacy risks for sensitive training information. In this paper, we aim to explore the power of generative models and gradient sparsity, and propose a scalable privacy-preserving generative model DATALENS. Comparing with the standard PATE privacy-preserving framework which allows teachers to vote on one-dimensional predictions, voting on the high dimensional gradient vectors is challenging in terms of privacy preservation. As dimension reduction techniques are required, we need to navigate a delicate tradeoff space between (1) the improvement of privacy preservation and (2) the slowdown of SGD convergence. To tackle this, we take advantage of communication efficient learning and propose a novel noise compression and aggregation approach TOPAGG by combining top-k compression for dimension reduction with a corresponding noise injection mechanism. We theoretically prove that the DATALENS framework guarantees differential privacy for its generated data, and provide analysis on its convergence. To demonstrate the practical usage of DATALENS, we conduct extensive experiments on diverse datasets including MNIST, Fashion-MNIST, and high dimensional CelebA, and we show that, DATALENS significantly outperforms other baseline DP generative models. In addition, we adapt the proposed TOPAGG approach, which is one of the key building blocks in DATALENS, to DP SGD training, and show that it is able to achieve higher utility than the state-of-the-art DP SGD approach in most cases. Our code is publicly available at https://github.com/AI-secure/DataLens.


翻译:深心神经网络(DNNS)最近的成功取决于大规模数据集的可用性;然而,关于这类数据集的培训往往会给敏感培训信息带来隐私风险。在本文件中,我们的目标是探索基因模型和梯度宽度的增殖力,并提议一个可扩缩的隐私保存基因模型模型DATALENS。与标准PATE隐私保护框架相比,该框架允许教师对一维预测进行投票,对高维梯度矢量的投票在隐私保护方法方面具有挑战性。由于需要降低尺寸技术,我们需要在(1)改进隐私保护以及(2) SGD趋同速度放缓之间,在(1) 改进隐私定义保护以及(2) 降低 SGD 趋同速度之间,我们利用通信高效学习的优势,提出新的噪音压缩和集成方法,将降低尺寸的顶级压缩与相应的噪音注入机制结合起来。我们理论上证明DATALENS框架保证其生成数据的隐私差异性,并分析其趋同性。为了展示DATALENS的实用性使用,我们需要在多种数据结构中进行广泛的实验,包括MNIST、FADADADADMADADMDADADAGDA,这是我们GDADDDMDDMDMDMDADADDDDDDDMDDDDDDDDDA的大规模的升级。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
31+阅读 · 2021年6月12日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员