本文在联邦学习场景下,提出了一种 Digestive neural networks (后称DNN,区别于传统的DNN),类似于输入数据的特征工程,用于“抽取原始数据的有效特征,并修改原始数据使之不同”,本地模型经过处理后的数据进行训练,从而大大降低了 FL 中各类推断攻击的成功率(假设server是攻击者)。
现有工作的不足
现有的对于 FL 通信中隐私保护的工作主要有两种:differential privacy 和 cryptographic encryption ,前者损害了模型的准确率、使模型难以收敛;后者需要大量的算力,降低了学习的速度。
Digestive neural networks 做了什么
Digestive neural networks 处理后的数据保护了 FL 中每一个 client 的隐私。结合提出的 digestive loss,DNN produces digested
mini-batch that has features useful for classification and has the maximum distance from the original mini-batch.
这里的 distance 指的是处理前后数据的梯度。digestive loss仅限针对于 DNN 优化,即假设优化DNN时 local model 的参数为常量。
来看一下整体的框架:
原始输入图片 经过 DNN 会变得大不一样,他们上传的梯度也是不太一样,但是却能保证 local 模型的acc。
来看下具体是怎么做的:
这个网络中,通过下式优化 digestive loss LDL_DLD:
,其中,LdL_dLd衡量原始样本变化前后的梯度的距离,越大越好,dist 表示距离,可以用L1L2范数
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