There has been significant recent progress in training differentially private (DP) models which achieve accuracy that approaches the best non-private models. These DP models are typically pretrained on large public datasets and then fine-tuned on downstream datasets that are (i) relatively large, and (ii) similar in distribution to the pretraining data. However, in many applications including personalization, it is crucial to perform well in the few-shot setting, as obtaining large amounts of labeled data may be problematic; and on images from a wide variety of domains for use in various specialist settings. To understand under which conditions few-shot DP can be effective, we perform an exhaustive set of experiments that reveals how the accuracy and vulnerability to attack of few-shot DP image classification models are affected as the number of shots per class, privacy level, model architecture, dataset, and subset of learnable parameters in the model vary. We show that to achieve DP accuracy on par with non-private models, the shots per class must be increased as the privacy level increases by as much as 32$\times$ for CIFAR-100 at $\epsilon=1$. We also find that few-shot non-private models are highly susceptible to membership inference attacks. DP provides clear mitigation against the attacks, but a small $\epsilon$ is required to effectively prevent them. Finally, we evaluate DP federated learning systems and establish state-of-the-art performance on the challenging FLAIR federated learning benchmark.


翻译:最近,在培训差别化私营(DP)模型方面取得了显著进展,这些模型的准确性接近最佳非私营模型,这些DP模型通常在大型公共数据集上预先培训,然后在下游数据集上进行微调,这些数据集:(一) 相对大,和(二) 与培训前数据的分发相似,但是,在许多应用中,包括个性化,在微小的场景中表现良好至关重要,因为获得大量贴标签数据可能存在问题;在各种专业环境中使用的各种领域图像的准确性也取得了显著进展。为了了解少发DP在哪些条件下是有效的,我们进行了一套详尽的实验,显示攻击少发DP图像分类模型的准确性和脆弱性如何受到影响,因为每类、隐私级别、模型架构、数据集以及模型中可学习的参数组合各异。我们表明,要达到与非私人模型相同的DP,每类的镜头必须增加32美元,因为隐私水平增加32美元,而CIFAR-100以美元计价=1美元,我们进行一系列的DA型攻击的精确度和易变式的FD-D-S-S-SAL-S-Servial slex slex slear slear slex slear slex slear slear slear slex des a des laction sal sal sal sal sal slegre sal slex a legy slection a leg to to to to fal leg to fal sal sal sal sal sal sal res)。

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