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基于自适应梯度裁剪的差分隐私保护算法
周亚建1,由永桥2,王宇2,孙良友3,顾正龙4
- 1. 北京邮电大学网络空间安全学院
2. 烟台市大数据中心
3. 烟台海颐软件股份有限公司
4. 北京邮电大学灾备技术国家工程研究中心
A Differential Privacy Protection Algorithm based on Adaptive Gradient Clipping Of GAN
摘要: 本文提出一种基于GAN的自适应梯度裁剪差分隐私保护算法DPGAN-AGC(Differential Privacy GAN based on Adaptive Gradient Clipping),能够在保证数据可用性的同时实现隐私保护。该算法以DPSGD(Differential Privacy Stochastic Gradient Descent)模型为基础,在GAN的博弈学习过程中通过差分隐私机制向梯度注入高斯噪声,并根据当前的梯度值及公开训练样本集,迭代更新梯度裁剪阈值,从而灵活地控制注入噪声的规模,提升生成数据的可用性。同时,DPGAN-AGC算法利用时刻统计法实现对隐私损失的自动跟踪计算。DPGAN-AGC算法不仅实现了模型效用和安全性的均衡,而且解决了噪声设计对模型效用影响较大等问题。实验结果表明,相对DPSGD模型,DPGAN-AGC生成的图像质量更好,表现为更高的Inception Score;生成的数据集可用性更高,以之训练所得CNN分类器的准确率可提升2%-8%;抗成员推理攻击(Membership Inference Attacks,MIAs)能力更强,MIA成功率更接近50%。
中图分类号: