論文の概要: Metric Differential Privacy at the User-Level Via the Earth Mover's Distance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.02665v2
- Date: Tue, 08 Oct 2024 13:59:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-10 14:24:54.673583
- Title: Metric Differential Privacy at the User-Level Via the Earth Mover's Distance
- Title（参考訳）: 地球面距離を考慮したユーザレベルにおけるメトリクス差分プライバシ
- Authors: Jacob Imola, Amrita Roy Chowdhury, Kamalika Chaudhuri,
- Abstract要約: メートル差プライバシー(DP)は、入力のペア間の距離に基づいて不均一なプライバシー保証を提供する。
本稿では,ユーザレベルでのメートル法DPの自然な定義について検討する。
線形クエリとアイテムワイズクエリに応答する2つの新しいメカニズムを$d_textsfEM$-DPで設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.63551774740707
- License:
- Abstract: Metric differential privacy (DP) provides heterogeneous privacy guarantees based on a distance between the pair of inputs. It is a widely popular notion of privacy since it captures the natural privacy semantics for many applications (such as, for location data) and results in better utility than standard DP. However, prior work in metric DP has primarily focused on the item-level setting where every user only reports a single data item. A more realistic setting is that of user-level DP where each user contributes multiple items and privacy is then desired at the granularity of the user's entire contribution. In this paper, we initiate the study of one natural definition of metric DP at the user-level. Specifically, we use the earth-mover's distance ($d_\textsf{EM}$) as our metric to obtain a notion of privacy as it captures both the magnitude and spatial aspects of changes in a user's data. We make three main technical contributions. First, we design two novel mechanisms under $d_\textsf{EM}$-DP to answer linear queries and item-wise queries. Specifically, our analysis for the latter involves a generalization of the privacy amplification by shuffling result which may be of independent interest. Second, we provide a black-box reduction from the general unbounded to bounded $d_\textsf{EM}$-DP (size of the dataset is fixed and public) with a novel sampling based mechanism. Third, we show that our proposed mechanisms can provably provide improved utility over user-level DP, for certain types of linear queries and frequency estimation.
- Abstract（参考訳）: メートル差プライバシー(DP)は、入力のペア間の距離に基づいて不均一なプライバシー保証を提供する。
多くのアプリケーション(ロケーションデータなど)の自然なプライバシセマンティクスをキャプチャし、結果として標準DPよりも便利になるため、プライバシの概念は広く普及している。
しかしながら、メトリクスDPにおける以前の作業は主に、各ユーザが単一のデータ項目のみを報告するアイテムレベルの設定に重点を置いていた。
より現実的な設定は、各ユーザが複数のアイテムをコントリビュートし、プライバシがユーザの全体のコントリビューションの粒度で要求される、ユーザレベルのDPである。
本稿では,ユーザレベルでのメートル法DPの自然な定義について検討する。
具体的には、ユーザのデータの変化の大きさと空間的側面の両方をキャプチャするプライバシーの概念を得るために、アースモーバー距離(d_\textsf{EM}$)を使っています。
主な技術貢献は3つある。
まず、線形クエリとアイテムワイズクエリに応答する2つの新しいメカニズムを$d_\textsf{EM}$-DPで設計する。
具体的には、後者の分析は、独立した関心を持つかもしれないシャッフル結果によるプライバシー増幅の一般化を伴う。
第2に、新しいサンプリングベース機構により、非有界な一般から有界な$d_\textsf{EM}$-DP(データセットのサイズは固定され公開されている)へのブラックボックスの削減を提供する。
第3に,提案手法は,特定の種類の線形クエリや周波数推定に対して,ユーザレベルのDPよりも有効性を向上できることを示す。
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