We study streaming algorithms in the white-box adversarial model, where the stream is chosen adaptively by an adversary who observes the entire internal state of the algorithm at each time step. We show that nontrivial algorithms are still possible. We first give a randomized algorithm for the $L_1$-heavy hitters problem that outperforms the optimal deterministic Misra-Gries algorithm on long streams. If the white-box adversary is computationally bounded, we use cryptographic techniques to reduce the memory of our $L_1$-heavy hitters algorithm even further and to design a number of additional algorithms for graph, string, and linear algebra problems. The existence of such algorithms is surprising, as the streaming algorithm does not even have a secret key in this model, i.e., its state is entirely known to the adversary. One algorithm we design is for estimating the number of distinct elements in a stream with insertions and deletions achieving a multiplicative approximation and sublinear space; such an algorithm is impossible for deterministic algorithms. We also give a general technique that translates any two-player deterministic communication lower bound to a lower bound for {\it randomized} algorithms robust to a white-box adversary. In particular, our results show that for all $p\ge 0$, there exists a constant $C_p>1$ such that any $C_p$-approximation algorithm for $F_p$ moment estimation in insertion-only streams with a white-box adversary requires $\Omega(n)$ space for a universe of size $n$. Similarly, there is a constant $C>1$ such that any $C$-approximation algorithm in an insertion-only stream for matrix rank requires $\Omega(n)$ space with a white-box adversary. Our algorithmic results based on cryptography thus show a separation between computationally bounded and unbounded adversaries. (Abstract shortened to meet arXiv limits.)


翻译:我们研究白色框$的对抗性模式中的流算法, 白箱对流由每步观察整个内部算法状态的对手来适应性地选择。 我们显示非三重算法仍然是可能的。 我们首先为美元1美元重击打字机提供一个随机化的算法, 它比长流的最佳确定性 Misra- Gries 算法要快得多。 如果白箱对流是计算性的, 我们使用白箱对流技术来减少我们$1美元重击算法的记忆力。 我们使用白箱对价1美元重击算法更进一步, 并且为图表、 线性算法设计一些额外的算法。 这种算法的存在令人吃惊, 因为流算法甚至没有在这个模型中有一个秘密密钥, 也就是对手完全知道。 我们设计的一种算法是用来估算流中不同元素的数量, 在那里插入并删除一个多复制的直线直径比值。 这样的算法对于确定性算法是不可能的。 我们用普通的算法来翻译任何稳定的平坦的 。

0
下载
关闭预览

相关内容

白盒测试(也称为透明盒测试,玻璃盒测试,透明盒测试和结构测试)是一种软件测试方法,用于测试应用程序的内部结构或功能,而不是其功能(即黑盒测试)。在白盒测试中,系统的内部视角以及编程技能被用来设计测试用例。测试人员选择输入以遍历代码的路径并确定预期的输出。这类似于测试电路中的节点,在线测试(ICT)。白盒测试可以应用于软件测试过程的单元,集成和系统级别。尽管传统的测试人员倾向于将白盒测试视为在单元级别进行的,但如今它已越来越频繁地用于集成和系统测试。它可以测试单元内的路径,集成期间单元之间的路径以及系统级测试期间子系统之间的路径。
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
72+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26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
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Adversarial Training for High-Stakes Reliability
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月15日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
相关VIP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
72+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26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
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员