Differentially-Private Stochastic Gradient Descent (DP-SGD) prevents training-data privacy breaches by adding noise to the clipped gradient during SGD training to satisfy the differential privacy (DP) definition. On the other hand, the same clipping operation and additive noise across training steps results in unstable updates and even a ramp-up period, which significantly reduces the model's accuracy. In this paper, we extend the Gaussian DP central limit theorem to calibrate the clipping value and the noise power for each individual step separately. We, therefore, are able to propose the dynamic DP-SGD, which has a lower privacy cost than the DP-SGD during updates until they achieve the same target privacy budget at a target number of updates. Dynamic DP-SGD, in particular, improves model accuracy without sacrificing privacy by gradually lowering both clipping value and noise power while adhering to a total privacy budget constraint. Extensive experiments on a variety of deep learning tasks, including image classification, natural language processing, and federated learning, show that the proposed dynamic DP-SGD algorithm stabilizes updates and, as a result, significantly improves model accuracy in the strong privacy protection region when compared to DP-SGD.


翻译:另一方面,同样的剪切操作和跨培训步骤的添加噪声导致不稳更新,甚至是一个加速期,从而大大降低了模型的准确性。在本文件中,我们扩展了Gaussian DP中心限制理论范围,以分别校正剪切值和每个步骤的噪声。因此,我们能够提出动态DP-SGD, 在更新时,其隐私费用低于DP-SGD,直到在更新的目标数达到同一目标的隐私预算。动态DP-SGD, 特别是,通过逐步降低剪切值和噪音能力,同时坚持完全隐私预算限制,提高模型的准确性,同时提高模型的准确性,同时逐步降低剪切值和噪音能力。关于各种深层学习任务的广泛实验,包括图像分类、自然语言处理和联合学习,表明拟议的DP-SGD动态算法在更新时比DP-SGD更稳定更新,并大大改进了模型的准确性,同时将模型的准确性与DPSGG相比,大大改进了区域。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
【硬核书】树与网络上的概率,716页pdf
专知会员服务
70+阅读 · 2021年12月8日
专知会员服务
12+阅读 · 2021年10月12日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
【TED】什么让我们生病
英语演讲视频每日一推
7+阅读 · 2019年1月23日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
8+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Privacy-Preserving News Recommendation Model Learning
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
Meta-Learning with Implicit Gradients
Arxiv
13+阅读 · 2019年9月10日
VIP会员
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
【TED】什么让我们生病
英语演讲视频每日一推
7+阅读 · 2019年1月23日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
8+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员