論文の概要: Differentially Private Contrastive Learning via Bounding Group-level Contribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.26467v1
- Date: Wed, 29 Apr 2026 09:25:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-30 15:59:36.33092
- Title: Differentially Private Contrastive Learning via Bounding Group-level Contribution
- Title(参考訳): グループレベルのコントリビューションによる差分私的コントラスト学習
- Authors: Kecen Li, Chen Gong, Zinan Lin, Tianhao Wang, Xiaokui Xiao,
- Abstract要約: Differentially private (DP) contrastive learningは、機密データから汎用表現を学習することを目的としている。
既存のアプローチは、過強度のサンプル間の依存性によって深刻なユーティリティ劣化に悩まされている。
DP-GCLは,群レベルのコントリビューションを限定することで,勾配依存性を制限する,原則付きDPコントラスト学習フレームワークである。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 33.81927216429059
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Differentially private (DP) contrastive learning aims to learn general-purpose representations from sensitive data, alleviating the privacy leakage concerns of organizations deploying or sharing embedding models trained on private user content. However, existing approaches suffer from severe utility degradation due to the over-strong inter-sample dependency inherent in standard contrastive objectives, where each sample's gradient depends on all other samples in the batch, amplifying the impact of DP noise. In this work, we argue that effective DP contrastive learning requires explicitly reducing such intrinsic inter-sample reliance. To this end, we propose DP-GCL, a principled DP contrastive learning framework that structurally limits gradient dependency through bounding group-level contribution. DP-GCL partitions each batch into small, disjoint groups and restricts available negative samples to within-group samples, thereby localizing gradient influence and reducing sensitivity. To counteract the resulting loss of negative sample diversity, we further introduce intra-group augmentation, which generates additional negative views without increasing privacy cost. Extensive experiments across eight datasets demonstrate that DP-GCL consistently advances the state of the art in both uni-modal and multi-modal contrastive learning under practical privacy budgets: it improves image classification accuracy by 5.6% and image-text retrieval accuracy by 20.1% over existing DP contrastive methods.
- Abstract(参考訳): Differentially Private (DP) 対照的な学習は、機密データから汎用的な表現を学習することを目的としており、プライベートユーザコンテンツに基づいてトレーニングされた埋め込みモデルをデプロイまたは共有する組織のプライバシー漏洩に関する懸念を軽減する。
しかし、既存の手法では、サンプルの勾配がバッチ内の他の全てのサンプルに依存し、DPノイズの影響を増幅する標準のコントラスト目的に固有の過強度のサンプル間依存性により、ユーティリティー劣化に悩まされている。
本研究では,効果的なDPコントラスト学習には,そのような本質的なサンプル間依存を明示的に低減する必要があると論じる。
そこで我々はDP-GCLを提案する。DP-GCLは,群レベルのコントリビューションによる勾配依存性を構造的に制限する,原則付きDPコントラスト学習フレームワークである。
DP-GCLは、各バッチを小さな非結合なグループに分割し、利用可能な負のサンプルをグループ内のサンプルに制限することで、勾配の影響を局所化し、感度を低下させる。
負のサンプルの多様性の喪失に対処するために、プライバシーコストを増大させることなく、さらに負のビューを発生させるグループ内の拡張を導入する。
8つのデータセットにわたる大規模な実験により、DP-GCLは、実用的プライバシー予算の下で、一様および多モードのコントラスト学習において、一貫して最先端の最先端の学習を行っていることが示される: 画像分類精度は5.6%改善し、画像テキストの精度は既存のDPコントラスト学習法より20.1%向上した。
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