Cactus Mechanisms: Optimal Differential Privacy Mechanisms in the Large-Composition Regime
Notice bibliographique
Résumé
Most differential privacy mechanisms are applied (i.e., composed) numerous times on sensitive data. We study the design of optimal differential privacy mechanisms in the limit of a large number of compositions. As a consequence of the law of large numbers, in this regime the best privacy mechanism is the one that minimizes the Kullback-Leibler divergence between the conditional output distributions of the mechanism given two different inputs. We formulate an optimization problem to minimize this divergence subject to a cost constraint on the noise. We first prove that additive mechanisms are optimal. Since the optimization problem is infinite dimensional, it cannot be solved directly; nevertheless, we quantize the problem to derive nearoptimal additive mechanisms that we call "cactus mechanisms" due to their shape. We show that our quantization approach can be arbitrarily close to an optimal mechanism. Surprisingly, for quadratic cost, the Gaussian mechanism is strictly suboptimal compared to this cactus mechanism. Finally, we provide numerical results which indicate that cactus mechanisms outperform Gaussian and Laplace mechanisms for a finite number of compositions.The full proofs can be found in the extended version at [1]. This paper is Part I in a pair of papers, where Part II is [2].
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,022 | 0,017 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».