Beyond Laplace and Gaussian: Exploring the Generalized Gaussian Mechanism for Private Machine Learning
Notice bibliographique
Résumé
Differential privacy (DP) is obtained by randomizing a data analysis algorithm, which necessarily introduces a tradeoff between its utility and privacy. Many DP mechanisms are built upon one of two underlying tools: Laplace and Gaussian additive noise mechanisms. We expand the search space of algorithms by investigating the Generalized Gaussian (GG) mechanism, which samples the additive noise term $x$ with probability proportional to $e^{-\frac{| x |}σ^β }$ for some $β\geq 1$ (denoted $GG_{β, σ}(f,D)$). The Laplace and Gaussian mechanisms are special cases of GG for $β=1$ and $β=2$, respectively. We prove that the full GG family satisfies differential privacy and extend the PRV accountant to support privacy loss computation for these mechanisms. We then instantiate the GG mechanism in two canonical private learning pipelines, PATE and DP-SGD. Empirically, we explore PATE and DP-SGD with the GG mechanism across the computationally feasible values of $β$: $β\in [1,2]$ for DP-SGD and $β\in [1,4]$ for PATE. For both mechanisms, we find that $β=2$ (Gaussian) performs as well as or better than other values in their computational tractable domains.This provides justification for the widespread adoption of the Gaussian mechanism in DP learning.
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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 | 0,018 | 0,041 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,007 |
| Communication savante | 0,005 | 0,012 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,006 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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 ».