論文の概要: Stability is Stable: Connections between Replicability, Privacy, and Adaptive Generalization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.12921v2
• Date: Sat, 25 Mar 2023 03:12:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-28 21:25:00.734816
• Title: Stability is Stable: Connections between Replicability, Privacy, and Adaptive Generalization
• Title（参考訳）: 安定性は安定 - 再現性、プライバシ、適応的一般化のつながり
• Authors: Mark Bun, Marco Gaboardi, Max Hopkins, Russell Impagliazzo, Rex Lei, Toniann Pitassi, Satchit Sivakumar, Jessica Sorrell
• Abstract要約: 複製可能なアルゴリズムは、そのランダム性が固定されたときに高い確率で同じ出力を与える。 データ解析にレプリカブルアルゴリズムを使用することで、公開結果の検証が容易になる。 我々は、複製性とアルゴリズム安定性の標準概念との新たな接続と分離を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.4468964378511
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The notion of replicable algorithms was introduced in Impagliazzo et al. [STOC '22] to describe randomized algorithms that are stable under the resampling of their inputs. More precisely, a replicable algorithm gives the same output with high probability when its randomness is fixed and it is run on a new i.i.d. sample drawn from the same distribution. Using replicable algorithms for data analysis can facilitate the verification of published results by ensuring that the results of an analysis will be the same with high probability, even when that analysis is performed on a new data set. In this work, we establish new connections and separations between replicability and standard notions of algorithmic stability. In particular, we give sample-efficient algorithmic reductions between perfect generalization, approximate differential privacy, and replicability for a broad class of statistical problems. Conversely, we show any such equivalence must break down computationally: there exist statistical problems that are easy under differential privacy, but that cannot be solved replicably without breaking public-key cryptography. Furthermore, these results are tight: our reductions are statistically optimal, and we show that any computational separation between DP and replicability must imply the existence of one-way functions. Our statistical reductions give a new algorithmic framework for translating between notions of stability, which we instantiate to answer several open questions in replicability and privacy. This includes giving sample-efficient replicable algorithms for various PAC learning, distribution estimation, and distribution testing problems, algorithmic amplification of $\delta$ in approximate DP, conversions from item-level to user-level privacy, and the existence of private agnostic-to-realizable learning reductions under structured distributions.
• Abstract（参考訳）: レプリカブルアルゴリズムの概念は、Impagliazzo et alで導入された。 [STOC '22]は入力の再サンプリングの下で安定なランダム化アルゴリズムを記述する。 より正確には、replicableアルゴリズムは、ランダム性が固定され、同じ分布から新しいi.i.d.サンプル上で実行される場合に、高い確率で同じ出力を与える。 データ解析にレプリカブルアルゴリズムを用いることで、新たなデータセット上で解析を行う場合でも、分析結果が高い確率で同じになるようにして、公開結果の検証を容易にすることができる。 本研究では,複製性とアルゴリズム安定性の標準概念との新たな接続と分離を確立する。 特に、完全な一般化、近似微分プライバシー、幅広い統計問題に対する再現性の間のサンプル効率の高いアルゴリズム還元を与える。 逆に、そのような等価性は計算的に分解しなければならない: 差分プライバシー下では容易であるが、公開鍵暗号を破ることなく複製的に解決できない統計問題が存在する。 さらに、これらの結果は、統計的に最適であり、DPと複製性の間の計算的分離が一方向関数の存在を示唆していることを示す。 我々の統計的削減は、安定性の概念を翻訳するための新しいアルゴリズムの枠組みを与え、複製性とプライバシに関するいくつかのオープンな疑問に即座に答えられるようにします。 これには、様々なpac学習、分布推定、分布テスト問題のためのサンプル効率の高いレプリカブルアルゴリズム、近似dpにおける$\delta$のアルゴリズム増幅、アイテムレベルからユーザレベルのプライバシへの変換、構造化分布下での非依存から実現可能な学習削減の存在が含まれる。

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