Fully homomorphic encryption (FHE) is one of the prospective tools for privacypreserving machine learning (PPML), and several PPML models have been proposed based on various FHE schemes and approaches. Although the FHE schemes are known as suitable tools to implement PPML models, previous PPML models on FHE encrypted data are limited to only simple and non-standard types of machine learning models. These non-standard machine learning models are not proven efficient and accurate with more practical and advanced datasets. Previous PPML schemes replace non-arithmetic activation functions with simple arithmetic functions instead of adopting approximation methods and do not use bootstrapping, which enables continuous homomorphic evaluations. Thus, they could not use standard activation functions and could not employ a large number of layers. The maximum classification accuracy of the existing PPML model with the FHE for the CIFAR-10 dataset was only 77% until now. In this work, we firstly implement the standard ResNet-20 model with the RNS-CKKS FHE with bootstrapping and verify the implemented model with the CIFAR-10 dataset and the plaintext model parameters. Instead of replacing the non-arithmetic functions with the simple arithmetic function, we use state-of-the-art approximation methods to evaluate these non-arithmetic functions, such as the ReLU, with sufficient precision [1]. Further, for the first time, we use the bootstrapping technique of the RNS-CKKS scheme in the proposed model, which enables us to evaluate a deep learning model on the encrypted data. We numerically verify that the proposed model with the CIFAR-10 dataset shows 98.67% identical results to the original ResNet-20 model with non-encrypted data. The classification accuracy of the proposed model is 90.67%, which is pretty close to that of the original ResNet-20 CNN model...


翻译:完全同质加密(FHE)是隐私保存机器学习(PPML)的潜在工具之一,并且根据各种FHE计划和办法提出了若干PPML模型。尽管FHE计划被认为是实施PPML模型的合适工具,但以前FHE加密数据中的PPML模型仅限于简单和非标准的机器学习模型类型。这些非标准机器学习模型证明不有效和准确,使用更实际和先进的数据集。以前的PPML计划用简单的计算功能取代非精密的加密启动功能,而不是采用近似方法,不使用靴式,从而能够持续进行同质评估。因此,他们无法使用标准的激活功能,也不能使用大量的层。到目前为止,与FHEEAR加密数据模型相比,现有的PMLML模型只有77%。在这项工作中,我们首先用RNS-CKKS FHE(RNet)的模型,用更深重的模型,用缩略图来核查已执行的模型,而采用CFAR-10数据设置的缩图样,用直径的模型参数进行正常的模型。我们用这些模型来取代了不精确的模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
专知会员服务
112+阅读 · 2019年12月24日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
143+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
GAN新书《生成式深度学习》,Generative Deep Learning,379页pdf
专知会员服务
196+阅读 · 2019年9月30日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
【推荐】TensorFlow手把手CNN实践指南
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年8月17日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年12月7日
Federated Learning with Personalization Layers
Arxiv
4+阅读 · 2019年12月2日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
【推荐】TensorFlow手把手CNN实践指南
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年8月17日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员