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Enregistrement W4402263877 · doi:10.1109/sp54263.2024.00166

Eureka: A General Framework for Black-box Differential Privacy Estimators

2024· article· en· W4402263877 sur OpenAlexaff
Yun Lu, Malik Magdon‐Ismail, Yu Wei, Vassilis Zikas

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePrivacy-Preserving Technologies in Data
Établissements canadiensUniversity of Victoria
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDifferential privacyBlack boxComputer scienceEstimatorDifferential (mechanical device)StatisticsData miningMathematicsArtificial intelligenceEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Differential privacy (DP) is a key tool in privacy-preserving data analysis. Yet it remains challenging for non-privacy-experts to prove the DP of their algorithms. We propose a methodology for domain experts with limited data privacy background to empirically estimate the privacy of an arbitrary mechanism. Our Eureka moment is a new link— which we prove—between the problems of DP parameter-estimation and Bayes optimal classifiers in ML, which we believe can be of independent interest. Our estimator uses this link to achieve two desirable properties: (1) black-box, i.e., it does not require knowledge of the underlying mechanism, and (2) it has a theoretically-proven accuracy, depending on the underlying classifier used, allowing plug-and-play use of different classifiers.More concretely, motivated by the impossibility of the above task for unrestricted input domains (which we prove), we introduce a natural, application-inspired relaxation of DP which we term relative DP. Intuitively, relative DP defines a mechanism's privacy relative to an input set$\mathcal{T}$, circumventing the above impossibility when $\mathcal{T}$ is finite. Importantly, it preserves the key intuitive privacy guarantee of DP while enjoying a number of desirable DP properties—scalability, composition, and robustness to post-processing. We then devise a black-box poly-time (ε, δ)-relative DP estimator for any poly-size $\mathcal{T}$— the first privacy estimator to support mechanisms with large output spaces while having tight accuracy bounds. As a result of independent interest, we generalize our theory to develop the first Distributional Differential Privacy (DDP) estimator.We benchmark our estimator in a proof-of-concept implementation. First, using kNN as the classifier we show that our method (1) produces a tight, analytically computed (ε,δ)-DP trade-off of low-dimensional Laplace and Gaussian mechanisms—the first to do so, (2) accurately estimates the privacy spectrum of DDP mechanisms, and (3) can verify a DP mechanism's implementations, e.g., Sparse Vector Technique, Noisy Histogram, and Noisy max. Our implementation and experiments demonstrate the potential of our framework, and highlight its computational bottlenecks in estimating DP, e.g., in terms of the size of δ and the data dimensionality. Our second, neural-network-based instantiation makes a first step in showing that our method can be extended to mechanisms with high-dimensional outputs.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche, Science ouverte
Catégories consensuellesScience ouverte
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,453
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0230,055
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,032
Tête enseignante GPT0,312
Écart entre enseignants0,281 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.

Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations7
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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