Fugu-MT 論文翻訳(概要): Privacy-Preserving Heterogeneous Federated Learning for Sensitive Healthcare Data

論文の概要: Privacy-Preserving Heterogeneous Federated Learning for Sensitive Healthcare Data

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.10563v2
Date: Thu, 4 Jul 2024 14:10:00 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-07-08 22:44:48.622357
Title: Privacy-Preserving Heterogeneous Federated Learning for Sensitive Healthcare Data
Title（参考訳）: 知的医療データのためのプライバシー保護不均一学習
Authors: Yukai Xu, Jingfeng Zhang, Yujie Gu,
Abstract要約: 我々は、AAFV(Abstention-Aware Federated Voting)と呼ばれる新しいフレームワークを提案する。 AAFVは、データのプライバシを同時に保護しながら、共同で機密的に異質なローカルモデルをトレーニングすることができる。特に,提案手法では,不均一な局所モデルから高信頼投票を選択するために,しきい値に基づく棄権方式を採用している。
参考スコア（独自算出の注目度）: 12.30620268528346
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: In the realm of healthcare where decentralized facilities are prevalent, machine learning faces two major challenges concerning the protection of data and models. The data-level challenge concerns the data privacy leakage when centralizing data with sensitive personal information. While the model-level challenge arises from the heterogeneity of local models, which need to be collaboratively trained while ensuring their confidentiality to address intellectual property concerns. To tackle these challenges, we propose a new framework termed Abstention-Aware Federated Voting (AAFV) that can collaboratively and confidentially train heterogeneous local models while simultaneously protecting the data privacy. This is achieved by integrating a novel abstention-aware voting mechanism and a differential privacy mechanism onto local models' predictions. In particular, the proposed abstention-aware voting mechanism exploits a threshold-based abstention method to select high-confidence votes from heterogeneous local models, which not only enhances the learning utility but also protects model confidentiality. Furthermore, we implement AAFV on two practical prediction tasks of diabetes and in-hospital patient mortality. The experiments demonstrate the effectiveness and confidentiality of AAFV in testing accuracy and privacy protection.
Abstract（参考訳）: 分散化された施設が一般的である医療の世界では、機械学習はデータとモデルの保護に関する2つの大きな課題に直面している。データレベルの課題は、機密性の高い個人情報でデータを集中化する際のデータプライバシの漏洩に関するものだ。モデルレベルの課題は、ローカルモデルの異質性から生じるが、知的財産権の懸念に対処するためには、機密性を確保しながら協調的に訓練する必要がある。これらの課題に対処するために、データプライバシを同時に保護しつつ、異種ローカルモデルを協調的かつ機密的にトレーニングできる、AAFV(Abstention-Aware Federated Voting)と呼ばれる新しいフレームワークを提案する。これは、新しい棄権対応投票機構と差分プライバシー機構をローカルモデルの予測に組み込むことによって達成される。特に,提案手法では,不均一な局所モデルから高信頼度投票を選択するために,しきい値に基づく棄権方式を利用して,学習ユーティリティの向上だけでなく,モデルの機密性を保護している。さらに,AAFVは糖尿病と院内患者死亡の2つの実用的な予測課題に実装した。実験では、精度とプライバシー保護の検査におけるAFVの有効性と機密性を実証した。

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