論文の概要: Gradients Look Alike: Sensitivity is Often Overestimated in DP-SGD

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.00310v2
• Date: Wed, 15 Nov 2023 21:26:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-17 18:48:20.178633
• Title: Gradients Look Alike: Sensitivity is Often Overestimated in DP-SGD
• Title（参考訳）: DP-SGDでは感度が過大評価される
• Authors: Anvith Thudi, Hengrui Jia, Casey Meehan, Ilia Shumailov, Nicolas Papernot
• Abstract要約: DP-SGDのリークは、一般的なベンチマークでトレーニングした場合、多くのデータポイントのプライバシが大幅に低下することを示す。 これは、敵がトレーニングデータセットを十分にコントロールしていない場合、プライバシ攻撃が多くのデータポイントに対して必ず失敗することを意味する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 47.32397802662984
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Differentially private stochastic gradient descent (DP-SGD) is the canonical approach to private deep learning. While the current privacy analysis of DP-SGD is known to be tight in some settings, several empirical results suggest that models trained on common benchmark datasets leak significantly less privacy for many datapoints. Yet, despite past attempts, a rigorous explanation for why this is the case has not been reached. Is it because there exist tighter privacy upper bounds when restricted to these dataset settings, or are our attacks not strong enough for certain datapoints? In this paper, we provide the first per-instance (i.e., ``data-dependent") DP analysis of DP-SGD. Our analysis captures the intuition that points with similar neighbors in the dataset enjoy better data-dependent privacy than outliers. Formally, this is done by modifying the per-step privacy analysis of DP-SGD to introduce a dependence on the distribution of model updates computed from a training dataset. We further develop a new composition theorem to effectively use this new per-step analysis to reason about an entire training run. Put all together, our evaluation shows that this novel DP-SGD analysis allows us to now formally show that DP-SGD leaks significantly less privacy for many datapoints (when trained on common benchmarks) than the current data-independent guarantee. This implies privacy attacks will necessarily fail against many datapoints if the adversary does not have sufficient control over the possible training datasets.
• Abstract（参考訳）: 個人的確率勾配勾配勾配(DP-SGD)は、個人的深層学習における標準的アプローチである。 DP-SGDの現在のプライバシ分析は、いくつかの設定では厳密であることが知られているが、いくつかの実証的な結果は、一般的なベンチマークデータセットでトレーニングされたモデルが、多くのデータポイントのプライバシを著しく減らすことを示唆している。 しかし、過去の試みにもかかわらず、なぜこれがそうなのかの厳密な説明は得られていない。 これらのデータセット設定に制限された場合、より厳密なプライバシ上限が存在するためか、特定のデータポイントに対して攻撃が十分に強くないためか? 本稿では,DP-SGD の初 DP 解析(すなわち ``data-dependent' )を行う。 我々の分析は、データセット内の類似した隣人を指し示す直感を捉え、外れ値よりもデータ依存のプライバシが良い。 形式的には、DP-SGDのステップごとのプライバシー分析を変更して、トレーニングデータセットから計算されたモデル更新の分布に依存するようにする。 さらに,新しい構成定理を考案し,この新しい1ステップ分析を,トレーニング実行全体の推論に有効活用する。 まとめると、この新たなDP-SGD分析により、DP-SGDのリークが、現在のデータ非依存保証よりも多くのデータポイント(一般的なベンチマークでトレーニングされた場合)のプライバシーを著しく少なくすることを示すことができる。 これは、敵が可能なトレーニングデータセットを十分に制御できなければ、プライバシ攻撃が必ずしも多くのデータポイントに対して失敗することを意味する。

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