While differential privacy and gradient compression are separately well-researched topics in machine learning, the study of interaction between these two topics is still relatively new. We perform a detailed empirical study on how the Gaussian mechanism for differential privacy and gradient compression jointly impact test accuracy in deep learning. The existing literature in gradient compression mostly evaluates compression in the absence of differential privacy guarantees, and demonstrate that sufficiently high compression rates reduce accuracy. Similarly, existing literature in differential privacy evaluates privacy mechanisms in the absence of compression, and demonstrates that sufficiently strong privacy guarantees reduce accuracy. In this work, we observe while gradient compression generally has a negative impact on test accuracy in non-private training, it can sometimes improve test accuracy in differentially private training. Specifically, we observe that when employing aggressive sparsification or rank reduction to the gradients, test accuracy is less affected by the Gaussian noise added for differential privacy. These observations are explained through an analysis how differential privacy and compression effects the bias and variance in estimating the average gradient. We follow this study with a recommendation on how to improve test accuracy under the context of differentially private deep learning and gradient compression. We evaluate this proposal and find that it can reduce the negative impact of noise added by differential privacy mechanisms on test accuracy by up to 24.6%, and reduce the negative impact of gradient sparsification on test accuracy by up to 15.1%.


翻译:虽然不同的隐私和梯度压缩是机器学习中分别研究的很好的专题,但这两个专题之间的互动研究仍然相对新。我们进行了一项详细的实证研究,研究如何在深层学习中共同测试影响测试精确度。斜度压缩中的现有文献大多评估压缩,而没有不同的隐私保障,并表明相当高的压缩率降低了准确性。同样,不同隐私的现有文献评估隐私机制在没有压缩的情况下评估隐私机制,并表明足够强的隐私保障降低了准确性。在这项工作中,我们观察到,尽管梯度压缩通常对非私人培训的测试准确性产生消极影响,但有时可以提高差异性私人培训的测试准确性。具体地说,我们观察到,在采用积极的放大度或降级以降低梯度时,测试准确性不会受到差异隐私所添加的高度噪音的影响。这些观察通过分析隐私差异性和压缩在估计平均梯度时影响偏差和差异性。我们跟踪这项研究,建议如何在差异性私人深度学习和梯度压缩的背景下提高测试准确性。我们评估这项提案,通过测试24度的精确度机制降低低度的精确度。我们评估了对15度的精确度的精确性,发现它可以降低低度。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
14+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月22日
Analysis of Distributed Deep Learning in the Cloud
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月20日
VIP会员
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
14+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员