We investigate the problem of private read update write (PRUW) in relation to private federated submodel learning (FSL), where a machine learning model is divided into multiple submodels based on the different types of data used to train the model. In PRUW, each user downloads the required submodel without revealing its index in the reading phase, and uploads the updates of the submodel without revealing the submodel index or the values of the updates in the writing phase. In this work, we first provide a basic communication efficient PRUW scheme, and study further means of reducing the communication cost via sparsification. Gradient sparsification is a widely used concept in learning applications, where only a selected set of parameters is downloaded and updated, which significantly reduces the communication cost. In this paper, we study how the concept of sparsification can be incorporated in private FSL with the goal of reducing the communication cost, while guaranteeing information theoretic privacy of the updated submodel index as well as the values of the updates. To this end, we introduce two schemes: PRUW with top $r$ sparsification and PRUW with random sparsification. The former communicates only the most significant parameters/updates among the servers and the users, while the latter communicates a randomly selected set of parameters/updates. The two proposed schemes introduce novel techniques such as parameter/update (noisy) permutations to handle the additional sources of information leakage in PRUW caused by sparsification. Both schemes result in significantly reduced communication costs compared to that of the basic (non-sparse) PRUW scheme.


翻译:我们调查私人联合校友子模范学习(FSL)的私隐读更新写作(PRUW)问题,其中机器学习模型根据培训模型所使用的不同类型数据分为多种子模范。在PRUW中,每个用户下载所需的子模范,但没有在读取阶段透露索引,而是上传该副模范的更新,没有披露子模范指数或写稿阶段更新值。在这项工作中,我们首先提供一个基本的通信效率PRUW计划,并进一步研究通过通缩化降低通信成本的方法。在学习应用程序中广泛采用渐进式修补模式,其中只下载和更新一套选定的参数,大大减少通信成本。在本文中,我们研究如何将松缩概念纳入私人FSL,以减少通信成本,同时保证更新的子模范指数信息理论以及更新值。为此,我们引入了两种方案:仅以美元顶级通缩的PRUW,而PRUW的精度计划则是在最高级的SARU/新版的服务器中大幅更新。前,然后将精选的精选的精选的精选的精选的精度路路路路图用于转换。

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