Balancing Privacy and Accuracy in IoT Using Domain-Specific Features for Time Series Classification
Notice bibliographique
Résumé
$\varepsilon$-Differential Privacy (DP) has been popularly used for anonymizing data to protect sensitive information and for machine learning (ML) tasks. However, there is a tradeoff in balancing privacy and achieving ML accuracy since$\varepsilon\text{-DP}$reduces the model's accuracy. Moreover, not many studies have applied DP to time series from sensors and Internet-of- Things (IoT) devices. In this work, we try to achieve the accuracy of ML models trained with$\varepsilon\text{-DP}$data to be as close to the ML models trained with non-anonymized data for two different physiological time series. We propose to transform time series into domain-specific 2D (image) representations such as scalograms, recurrence plots (RP), and their joint representation as inputs for training classifiers. These images allow us to apply state-of-the-art image classifiers to obtain accuracy comparable to classifiers trained on non-anonymized data by exploiting the additional information such as textured patterns from these images. To achieve classifier performance with anonymized data close to non-anonymized data, it is important to identify the value of$\varepsilon$and the input feature. Experimental results demonstrate that the performance of the ML models with scalograms for one of the datasets and RP for the other dataset was comparable to ML models trained on their non-anonymized versions. Motivated by the promising results, our work suggests an end-to-end IoT ML edge-cloud architecture that employs our technique to train ML models on$\varepsilon\text{-DP}$physiological data. Our technique ensures the privacy of individuals while processing and analyzing the data at the edge securely and efficiently.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,008 | 0,034 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| 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; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».