Partioning-based mechanisms under peisonalized differential privacy Note

1,ITRODUCTION

简单的介绍了在推荐系统实际应用当中当中一下,对个人隐私预算的需求。,在本文中,提出了两种基于分区的机制,即基于隐私和基于实用的分区,用于在数据集中处理每个个体的个性化差异隐私参数,同时最大化不同私有计算的效用。文章从【1】论文当中的两个机制,即minnum机制和threshould机制引出本文要介绍的两种分区机制,隐私意识和基于效用的分区机制(privacy-aware and utility-based partitioning)。
本文研究了实现PDP的两种新的分区机制,同时充分利用了不同个体的隐私预算,并最大化了目标DP计算的效用:隐私意识和基于实用的分区。给定任何DP聚合计算M,我们的分区机制组将各种隐私预算记录到k个分区中,使用其最小的隐私预算在每个分区上应用M,然后从k分区中综合计算得到最终输出。为了最大限度地利用所有剩余的隐私预算(即在分区当中被阈值掩盖的隐私预算),我们还开发了一个t轮分区,并从理论上证明了它的收敛性。隐私保护机制将所有隐私预算视为一种直方图,并将具有类似价值的直方图箱作为最小化隐私浪费的方法。基于实用的机制将所有的隐私参数划分为目标计算M的最大效用,特别地,我们发现基于实用的机制在许多重要的DP聚合分析中具有更好的性能,如计数查询、逻辑回归和支持向量机。这是因为它考虑了隐私预算浪费和每个分区的记录数量,这对目标DP聚合机制的效用有很大的影响。广泛的实验证明了我们的方法的一般适用性和优越的性能。

2,Related Work

相关工作主要介绍了一下Dwork拉普拉斯机制考虑全体隐私的机制和【1】中提出的两种个人差分隐私机制PDP1,基于简单抽样的机制和改进的指数机制(The Sample Mechanism PE Mechanism)本次实验结果将和抽样机制进行对比。

3,Preliminaries(预赛,原理,机制)

Definition 1 (£-Differential Privacy)
Definition 2 (Persionalized Differential Privacy)

4 Partitioning mechanisms(分区机制)

在本节中,我们提出了两个分区机制,以充分利用个人的隐私预算,并最大化目标DP计算的效用。
一般的分区机制,就是通过隐私预算将数据集D分成组,D1,,,,,,Dk,然后计算出每个带噪音输出的查询结果q1,,,,,,qk。然后合成q。

Definition 3 (The General Partitioning Mechanism)
The General Partitioning Mechanism.png

分区机制没有隐私风险,信息是直接从记录里面读取出来的,其中每一个Privacy Budget都说每一个小组里面最小的隐私预算。

4.1 Privacy-aware partitioning mechanism

开发具有隐私意识的分区机制,目标是将具有类似隐私预算的记录分组,尽能力减小因为分区而浪费的隐私预算。we formulate the privacy budget waste of a partition Di as Wi = W(\varepsiloni,1, . . . , \varepsiloni,ni) = sum_{i=1}^ni(\varepsiloni,j −min(\varepsiloni,j ))2, where ni is number of recordsin Di, \varepsiloni,j is the privacy budget of jth-record of Di, and min(\varepsiloni,j ) ensures \varepsiloni-DP for Di
制定了一个分区的隐私预算浪费W={W1,,,,,,Wk},
我们定义隐私感知分区算法如下:

Definition 4 (Privacy-aware partitioning)
Privacy-aware partitioning

算法就是将隐私预算排队,然后进行分组,使隐私分区浪费最少,也就是将下面式最小化。然后得到相应的k个分组。
隐私意识分区方法目标.jpg
Define 5(Untilily-based partitioning)

开发效用最大的分区算法,使用最大效用函数,使得每一个分区的最后的效用之和最大。
最优化函数最大。

效用函数.jpg

在拉普拉斯机制当中,由于隐私预算与全局敏感度和数量有关,所以可以设置最大效用函数为:U(ni;
\varepsilon
i) = 2(
\delta
f(x)/n\varepsilon\)

笔记大概整理

【1】Z. Jorgensen, T. Yu, and G. Cormode. Conservative or liberal? personalized differential
privacy. In 31st IEEE International Conference on Data Engineering
(ICDE), pages 1023–1034, 2015

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