Eureka: A General Framework for Black-box Differential Privacy Estimators
Notice bibliographique
Résumé
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.
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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 | 0,000 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,023 | 0,055 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».