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Tipo: Tese
Título: Differentially private selection using smooth sensitivity
Título em inglês: Differentially private selection using smooth sensitivity
Autor(es): Chaves, Iago Castro
Orientador: Machado, Javam de Castro
Palavras-chave em português: Seleção diferencialmente privada;Privacidade diferencial
Palavras-chave em inglês: Differentially private selection;Differential privacy
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Data do documento: 2024
Citação: CHAVES, Iago Castro. Differentially private selection using smooth sensitivity. 2024. 84 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: Mecanismos de seleção diferencialmente privados oferecem garantias robustas de privacidade para consultas cujo resultado canônico é o elemento de maior pontuação r dentro de um conjunto finito R de acordo com uma função de utilidade dependente do conjunto de dados. Embora as consultas de seleção sejam bem difundidas em toda a ciência de dados, existem poucos mecanismos que proveem garantias de sua privacidade. Além disso, a grande maioria foca em alcançar privacidade diferencial (DP) por meio de sensibilidade global, possivelmente corrompendo o resultado da consulta com excessivo ruído e prejudicando inferências subsequentes. Para mitigar esse problema, propomos o algoritmo Smooth Noisy Max (SNM). Em particular, o algoritmo SNM aproveita o conceito de sensibilidade suave para fornecer erros esperados menores (limites superiores) quando comparados a métodos baseados em sensibilidade global sob leves condições. Resultados empíricos mostram que nosso algoritmo é mais preciso do que os métodos estado-da-arte de seleção diferencialmente privados em três diferentes aplicações: seleção de percentil, árvores de decisão gulosas e floresta aleatória.
Abstract: Differentially private selection mechanisms offer strong privacy guarantees for queries whose canonical outcome is the top-scoring element r within a finite set R according to a dataset-dependent utility function. While selection queries are pervasive throughout data science, there are few mechanisms to ensure their privacy. Additionally, the vast majority focus on achieving differential privacy (DP) through global sensitivity, possibly corrupting the query result with excessive noise and maiming downstream inferences. We propose the Smooth Noisy Max (SNM) algorithm to alleviate this issue. In particular, SNM algorithm leverages the notion of smooth sensitivity to provably provide smaller (upper bounds on) expected errors compared to methods based on global sensitivity under mild conditions. Empirical results show that our algorithm is more accurate than state-of-the-art differentially private selection methods in three applications: percentile selection, greedy decision trees, and random forest.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78262
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0002-1733-3069
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5223391736264519
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/9884980518986225
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DCOMP - Teses defendidas na UFC

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