論文の概要: Federated Learning with Local Differential Privacy: Trade-offs between Privacy, Utility, and Communication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.04737v1
• Date: Tue, 9 Feb 2021 10:04:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-02-10 16:15:40.199448
• Title: Federated Learning with Local Differential Privacy: Trade-offs between Privacy, Utility, and Communication
• Title（参考訳）: 地域差分プライバシによるフェデレーション学習 - プライバシとユーティリティ,コミュニケーションのトレードオフ
• Authors: Muah Kim, Onur G\"unl\"u, and Rafael F. Schaefer
• Abstract要約: フェデレートラーニング(FL)は、分散された構造のため、大量のデータをプライベートにトレーニングすることができる。 SGDを用いたFLモデルにおいて,ユーザデータのローカル差分プライバシー(LDP)を維持するためのガウス的メカニズムを検討する。 その結果,既存のプライバシ会計法と比較して,実用性が大きく,伝送速度も低いことが保証された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.171647103023773
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Federated learning (FL) allows to train a massive amount of data privately due to its decentralized structure. Stochastic gradient descent (SGD) is commonly used for FL due to its good empirical performance, but sensitive user information can still be inferred from weight updates shared during FL iterations. We consider Gaussian mechanisms to preserve local differential privacy (LDP) of user data in the FL model with SGD. The trade-offs between user privacy, global utility, and transmission rate are proved by defining appropriate metrics for FL with LDP. Compared to existing results, the query sensitivity used in LDP is defined as a variable and a tighter privacy accounting method is applied. The proposed utility bound allows heterogeneous parameters over all users. Our bounds characterize how much utility decreases and transmission rate increases if a stronger privacy regime is targeted. Furthermore, given a target privacy level, our results guarantee a significantly larger utility and a smaller transmission rate as compared to existing privacy accounting methods.
• Abstract（参考訳）: フェデレーションラーニング(FL)は、分散構造のため、大量のデータをプライベートにトレーニングすることができます。 確率勾配降下 (SGD) は経験的性能がよいため一般的にはFLに使用されるが, FLイテレーション中に共有される重み更新から, 感度の高いユーザ情報を推測することができる。 SGDを用いたFLモデルにおけるユーザデータの局所差分プライバシー(LDP)を維持するためのガウス機構を検討する。 ユーザプライバシ,グローバルユーティリティ,トランスミッションレートのトレードオフは,FL と LDP の適切なメトリクスを定義することによって証明される。 既存の結果と比較して, LDPで使用されるクエリ感度は変数として定義され, より厳密なプライバシ会計法が適用される。 提案するユーティリティバウンドは、全ユーザにわたって異種パラメータを許容する。 私たちの境界は、より強いプライバシー体制がターゲットとされている場合、ユーティリティの減少と伝送速度の増加を特徴づけます。 さらに,対象とするプライバシレベルを考慮すれば,従来のプライバシ会計手法に比べて,はるかに大きなユーティリティとより少ない送信率を保証できる。

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