論文の概要: PrivTuner with Homomorphic Encryption and LoRA: A P3EFT Scheme for Privacy-Preserving Parameter-Efficient Fine-Tuning of AI Foundation Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00433v1
• Date: Tue, 01 Oct 2024 06:30:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-03 15:19:24.012290
• Title: PrivTuner with Homomorphic Encryption and LoRA: A P3EFT Scheme for Privacy-Preserving Parameter-Efficient Fine-Tuning of AI Foundation Models
• Title（参考訳）: 均一暗号化とLoRAを備えたPrivTuner:AIファンデーションモデルのプライバシ保護パラメータ効率の良い微調整のためのP3EFTスキーム
• Authors: Yang Li, Wenhan Yu, Jun Zhao,
• Abstract要約: ファインチューニング(FT)は、トレーニング済みのAIファンデーションモデルを、より小さなターゲットデータセットでトレーニングすることでカスタマイズする手法である。 完全同型暗号化(FHE)を組み込んだPrivTunerスキームをLoRAに実装し,プライバシ保護を実現する。 実験により,我々のアルゴリズムは,異なるプライバシー要件に適応しながら,エネルギー消費を大幅に削減できることが示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.553378639261673
• License:
• Abstract: AI foundation models have recently demonstrated impressive capabilities across a wide range of tasks. Fine-tuning (FT) is a method of customizing a pre-trained AI foundation model by further training it on a smaller, targeted dataset. In this paper, we initiate the study of the Privacy-Preserving Parameter-Efficient FT (P3EFT) framework, which can be viewed as the intersection of Parameter-Efficient FT (PEFT) and Privacy-Preserving FT (PPFT). PEFT modifies only a small subset of the model's parameters to achieve FT (i.e., adapting a pre-trained model to a specific dataset), while PPFT uses privacy-preserving technologies to protect the confidentiality of the model during the FT process. There have been many studies on PEFT or PPFT but very few on their fusion, which motivates our work on P3EFT to achieve both parameter efficiency and model privacy. To exemplify our P3EFT, we present the PrivTuner scheme, which incorporates Fully Homomorphic Encryption (FHE) enabled privacy protection into LoRA (short for ``Low-Rank Adapter''). Intuitively speaking, PrivTuner allows the model owner and the external data owners to collaboratively implement PEFT with encrypted data. After describing PrivTuner in detail, we further investigate its energy consumption and privacy protection. Then, we consider a PrivTuner system over wireless communications and formulate a joint optimization problem to adaptively minimize energy while maximizing privacy protection, with the optimization variables including FDMA bandwidth allocation, wireless transmission power, computational resource allocation, and privacy protection. A resource allocation algorithm is devised to solve the problem. Experiments demonstrate that our algorithm can significantly reduce energy consumption while adapting to different privacy requirements.
• Abstract（参考訳）: AIファウンデーションモデルは、最近、幅広いタスクで印象的な能力を実証した。 ファインチューニング(FT)は、トレーニング済みのAIファンデーションモデルを、より小さなターゲットデータセットでトレーニングすることでカスタマイズする手法である。 本稿では,パラメータ効率FT(PEFT)とプライバシ効率FT(PPFT)の交点と見なすことができるプライバシ保存パラメータ効率FT(P3EFT)フレームワークの研究を開始する。 PEFTはFTを達成するためにモデルのパラメータの小さなサブセットだけを変更する(すなわち、訓練済みのモデルを特定のデータセットに適応させる)が、PPFTはFTプロセス中にモデルの機密性を保護するためにプライバシー保護技術を使用する。 PEFT や PPFT については多くの研究がなされているが,その融合はごくわずかであり,パラメータ効率とモデルプライバシの両方を達成するための P3EFT への取り組みを動機付けている。 P3EFTを例示するために,FHE(Fully Homomorphic Encryption)を組み込んだPrivTunerスキームをLoRA(‘Low-Rank Adapter’の略)に実装した。 直感的には、PrivTunerはモデル所有者と外部データ所有者がPEFTを暗号化データで共同で実装できるようにする。 PrivTunerの詳細を説明した後、エネルギー消費とプライバシー保護をさらに調査する。 次に、無線通信上のPrivTunerシステムについて検討し、FDMA帯域割り当て、無線伝送電力、計算資源割り当て、プライバシ保護などの最適化変数を用いて、プライバシ保護を最大化しつつ、エネルギーを適応的に最小化する共同最適化問題を定式化する。 この問題を解決するために資源割当アルゴリズムを考案した。 実験により,我々のアルゴリズムは,異なるプライバシー要件に適応しながら,エネルギー消費を大幅に削減できることが示された。

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