For a $d$-dimensional log-concave distribution $\pi(\theta)\propto e^{-f(\theta)}$ on a polytope $K$, we consider the problem of outputting samples from a distribution $\nu$ which is $O(\varepsilon)$-close in infinity-distance $\sup_{\theta\in K}|\log\frac{\nu(\theta)}{\pi(\theta)}|$ to $\pi$. Such samplers with infinity-distance guarantees are specifically desired for differentially private optimization as traditional sampling algorithms which come with total-variation distance or KL divergence bounds are insufficient to guarantee differential privacy. Our main result is an algorithm that outputs a point from a distribution $O(\varepsilon)$-close to $\pi$ in infinity-distance and requires $O((md+dL^2R^2)\times(LR+d\log(\frac{Rd+LRd}{\varepsilon r}))\times md^{\omega-1})$ arithmetic operations, where $f$ is $L$-Lipschitz, $K$ is defined by $m$ inequalities, is contained in a ball of radius $R$ and contains a ball of smaller radius $r$, and $\omega$ is the matrix-multiplication constant. In particular this runtime is logarithmic in $\frac{1}{\varepsilon}$ and significantly improves on prior works. Technically, we depart from the prior works that construct Markov chains on a $\frac{1}{\varepsilon^2}$-discretization of $K$ to achieve a sample with $O(\varepsilon)$ infinity-distance error, and present a method to convert continuous samples from $K$ with total-variation bounds to samples with infinity bounds. To achieve improved dependence on $d$, we present a "soft-threshold" version of the Dikin walk which may be of independent interest. Plugging our algorithm into the framework of the exponential mechanism yields similar improvements in the running time of $\varepsilon$-pure differentially private algorithms for optimization problems such as empirical risk minimization of Lipschitz-convex functions and low-rank approximation, while still achieving the tightest known utility bounds.


翻译:对于 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 美元 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方正立方 立方 立方 立方立方 立方 立方立方 立方 立方立方立方立方 立方立方立方 立方 立方 立方立方立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方 立方

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