We show that differentially private stochastic gradient descent (DP-SGD) can yield poorly calibrated, overconfident deep learning models. This represents a serious issue for safety-critical applications, e.g. in medical diagnosis. We highlight and exploit parallels between stochastic gradient Langevin dynamics, a scalable Bayesian inference technique for training deep neural networks, and DP-SGD, in order to train differentially private, Bayesian neural networks with minor adjustments to the original (DP-SGD) algorithm. Our approach provides considerably more reliable uncertainty estimates than DP-SGD, as demonstrated empirically by a reduction in expected calibration error (MNIST $\sim{5}$-fold, Pediatric Pneumonia Dataset $\sim{2}$-fold).


翻译:我们发现,有差异的私人随机梯度梯度下降(DP-SGD)可产生校准差强、过于自信的深层学习模式,这是安全关键应用(例如医学诊断)的一个严重问题。我们强调并开发了随机梯度兰格文动态(一种用于培训深神经网络的可缩放贝叶斯推理技术)和DP-SGD(DP-SGD)之间的平行点,以便以对原始(DP-SGD)算法稍作调整的方式培训有差异的私人贝叶斯神经网络。 我们的方法提供了比DP-SGD(DP-SGD)更可靠的不确定性估计,从预期校准错误的减少(MNIST $\ sim{5} 倍,Pediaricic Pentomoni Dataset $\sim{2} 倍)的经验证明,我们的方法提供了比DP-SGD(DP-SGD)更可靠的不确定性估计值。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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