This paper introduces the first provably accurate algorithms for differentially private, top-down decision tree learning in the distributed setting (Balcan et al., 2012). We propose DP-TopDown, a general privacy preserving decision tree learning algorithm, and present two distributed implementations. Our first method NoisyCounts naturally extends the single machine algorithm by using the Laplace mechanism. Our second method LocalRNM significantly reduces communication and added noise by performing local optimization at each data holder. We provide the first utility guarantees for differentially private top-down decision tree learning in both the single machine and distributed settings. These guarantees show that the error of the privately-learned decision tree quickly goes to zero provided that the dataset is sufficiently large. Our extensive experiments on real datasets illustrate the trade-offs of privacy, accuracy and generalization when learning private decision trees in the distributed setting.


翻译:本文介绍了在分布式设置中进行有区别的私人自上而下的自上而下决策树学习的第一种精确算法(Balcan等人,2012年)。我们提议DP-TopDown,这是保护决策树学习的一般隐私算法,并提出了两种分布式实施法。我们的第一种方法NoisyCounts自然地通过使用 Laplace 机制扩展了单一机器算法。我们的第二种方法LocalRNM通过对每个数据持有者进行本地优化,大大减少了通信和增加噪音。我们为在单一机器和分布式设置中进行有区别的私人自上而下决策树学习提供了第一种实用保证。这些保证表明,只要数据集足够大,私有决策树的错误就会迅速变为零。我们在真实数据集上的广泛实验表明,在分布式设置中学习私人决策树时,隐私、准确性和普遍性的权衡取舍。

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决策树(Decision Tree)是在已知各种情况发生概率的基础上,通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率,评价项目风险,判断其可行性的决策分析方法,是直观运用概率分析的一种图解法。由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干,故称决策树。在机器学习中,决策树是一个预测模型,他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。Entropy = 系统的凌乱程度,使用算法ID3, C4.5和C5.0生成树算法使用熵。这一度量是基于信息学理论中熵的概念。 决策树是一种树形结构,其中每个内部节点表示一个属性上的测试,每个分支代表一个测试输出,每个叶节点代表一种类别。 分类树(决策树)是一种十分常用的分类方法。他是一种监管学习,所谓监管学习就是给定一堆样本,每个样本都有一组属性和一个类别,这些类别是事先确定的,那么通过学习得到一个分类器,这个分类器能够对新出现的对象给出正确的分类。这样的机器学习就被称之为监督学习。

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