In this paper, by introducing a low-noise condition, we study privacy and utility (generalization) performances of differentially private stochastic gradient descent (SGD) algorithms in a setting of stochastic convex optimization (SCO) for both pointwise and pairwise learning problems. For pointwise learning, we establish sharper excess risk bounds of order $\mathcal{O}\Big( \frac{\sqrt{d\log(1/\delta)}}{n\epsilon} \Big)$ and $\mathcal{O}\Big( {n^{- \frac{1+\alpha}{2}}}+\frac{\sqrt{d\log(1/\delta)}}{n\epsilon}\Big)$ for the $(\epsilon,\delta)$-differentially private SGD algorithm for strongly smooth and $\alpha$-H\"older smooth losses, respectively, where $n$ is the sample size and $d$ is the dimensionality. For pairwise learning, inspired by \cite{lei2020sharper,lei2021generalization}, we propose a simple private SGD algorithm based on gradient perturbation which satisfies $(\epsilon,\delta)$-differential privacy, and develop novel utility bounds for the proposed algorithm. In particular, we prove that our algorithm can achieve excess risk rates $\mathcal{O}\Big(\frac{1}{\sqrt{n}}+\frac{\sqrt{d\log(1/\delta)}}{n\epsilon}\Big)$ with gradient complexity $\mathcal{O}(n)$ and $\mathcal{O}\big(n^{\frac{2-\alpha}{1+\alpha}}+n\big)$ for strongly smooth and $\alpha$-H\"older smooth losses, respectively. Further, faster learning rates are established in a low-noise setting for both smooth and non-smooth losses. To the best of our knowledge, this is the first utility analysis which provides excess population bounds better than $\mathcal{O}\Big(\frac{1}{\sqrt{n}}+\frac{\sqrt{d\log(1/\delta)}}{n\epsilon}\Big)$ for privacy-preserving pairwise learning.


翻译:在本文中, 通过引入低音效条件, 我们研究隐私和通用性( 缩略式) { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平滑性下降 { 平平滑性下降 (n\\\\\\ 平坦性下降性下降 美元) 平滑性下降 。 平滑性下降性( 平滑性下降 平滑性下降 20美元 平滑性下降 20美元) 平滑性变化 美元

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16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
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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
梯度下降(Gradient Descent)的收敛性分析
PaperWeekly
2+阅读 · 2022年3月10日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
1+阅读 · 2014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 · 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 · 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 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月20日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
梯度下降(Gradient Descent)的收敛性分析
PaperWeekly
2+阅读 · 2022年3月10日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
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
1+阅读 · 2014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 · 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 · 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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员