An Algorithm for Persistent Homology Computation Using Homomorphic Encryption
Notice bibliographique
Résumé
Topological Data Analysis (TDA) provides a suite of tools that extract shape-based features from high-dimensional data, with applications to modern statistical and machine learning (ML) models. Among these tools, persistent homology (PH) summarizes the topological structure of data in compact representations known as persistence diagrams (PDs). Due to their robustness to noise, interpretability, and compatibility with standard ML architectures, PDs are increasingly used in applications involving sensitive data, such as genomics, cancer research, sensor networks, and finance. Thus, there is a growing need to incorporate TDA methods into secure, end-to-end data analysis pipelines. We present the first adaptation of a fundamental TDA algorithm known as boundary matrix reduction to operate on encrypted data using homomorphic encryption (HE). We provide mathematical guarantees for the correctness of the HE-compatible algorithm under appropriate parameter choices and analyze its computational complexity. We support these theoretical results with two distinct empirical studies: (1) a plaintext simulation that explores the extent to which the theoretically sufficient parameters can be relaxed while still preserving correctness, and (2) a working implementation in the OpenFHE framework that validates correctness on encrypted data. This work lays the foundation for fully encrypted topological computations and opens new directions in privacy-preserving data analysis using TDA.
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 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 | 0,001 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,005 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,002 |
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 ».