课题基金 / 基金详情

基于梯度安全性的联邦学习隐私技术研究

批准号:
62072081
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
杨浩淼
依托单位:
学科分类:
信息安全
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨浩淼

项目摘要

结项摘要

杨浩淼的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
面对深度学习中大数据建模与数据孤岛分布的矛盾,联邦学习作为新兴的人工智能基础技术,通过不共享数据而共享梯度,在保护数据隐私的前提下提升了模型性能。然而梯度安全性问题阻碍了联邦学习的大规模应用。本项目研究基于梯度安全性的联邦学习隐私技术(压缩梯度的隐私分析、加噪梯度的隐私分析、基于向量同态加密的梯度保护),解决深度梯度泄露的可解释性、噪声等级和模型性能的平衡性、多密钥转换的安全聚合等关键问题,从而构建安全的联邦学习系统。本课题的研究有利于打破数据壁垒,在保护数据隐私和安全的前提下形成数据与知识共享的共同体,最终把人工智能的红利落实到社会的各个角落。
英文摘要
Facing the contradiction between big data modeling and data island distribution in deep learning, federated learning, as an emerging basic artificial intelligence technology, can improve the model quality under the premise of protecting data privacy by sharing the gradient but not sharing data. However, gradient security issues have hindered the large-scale application of federal learning. This project studies the federal learning privacy technologies based on gradient security, including privacy analysis of compressed gradients, privacy analysis of noise-added gradients, and gradient protection based on vector homomorphic encryption. By solving the key issues, such as the interpretability of deep gradient leakage, the balance between model performance and privacy budget, and security aggregation based on multi-key conversion, we can identify potential privacy vulnerabilities and build a secure federal learning system. The research of this subject is helpful to break down data barriers, form a community of data and knowledge sharing under the premise of protecting data privacy and security, and finally implement the dividends brought by artificial intelligence to all corners of society.
联邦学习作为一种分布式机器学习技术,允许不同数据节点在不共享原始数据的情况下共同训练模型,成为保护隐私的重要手段。然而,现有联邦学习方案在隐私保护、通信效率和模型性能方面仍面临诸多挑战。本项目针对这些关键问题,开展了深入研究并提出创新性解决方案。.项目的主要研究内容包括:(1)隐私保护的垂直联邦逻辑回归(VFLR),提出了一种结合同态加密(HE)和秘密共享(SS)的方案;(2)基于变分自编码器(VAE)的联邦学习框架(FedVAE),通过轻量级VAE将数据投影到低维空间,解决了非独立同分布(non-IID)数据问题;(3)快速生成式梯度泄漏攻击(FGLA),能够在毫秒级时间内从高度压缩的梯度中重建用户数据,显著优于现有方法;(4)高压缩梯度通用泄漏攻击(HLA),通过新的初始化方法(如基于属性和特征的初始化),能够在极高的压缩比下(如0.15%)恢复高质量的私有数据,对损失函数和标签类别无限制;(5)基于同态加密的联邦学习隐私保护,研究了多密钥联邦学习方案,为每个参与方提供不同的密钥,防止半诚实参与方窃取隐私数据,通过结合梯度压缩与同态加密,大幅削减了通信代价,同时提升了安全性。.项目的重要结果和关键数据如下:(1)VFLR方案在通信开销和训练时间上显著优于现有方案,模型性能与传统集中式模型相当;(2)FedVAE框架在通信带宽消耗极低的情况下,AUC值可达0.9947,甚至高于传统集中式模型(0.9931),个性化微调后平均AUC值进一步提高到0.9947;(3)FGLA能够在毫秒级时间内从高度压缩的梯度(0.8%压缩比)中重建用户数据,显著优于现有方法;(4)HLA在0.15%的高压缩比下仍能恢复高质量的私有数据,重构质量好,迭代次数少;(5)多密钥联邦学习方案有效防止了半诚实参与方窃取隐私数据,通信代价大幅削减。.本项目的科学意义在于提出了一系列创新性的联邦学习隐私保护技术,不仅在理论上具有创新性,而且在实际应用中展示了良好的性能和隐私保护能力。这些成果为联邦学习的隐私保护研究提供了重要的技术支持,推动了联邦学习在隐私保护领域的应用和发展。
民航A-CDM平台中加密数据计算的关键技术研究
  • 批准号:
    U1633114
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    杨浩淼
  • 依托单位:
民航空管私有云的全同态加密的关键技术研究
  • 批准号:
    U1233108
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    杨浩淼
  • 依托单位:
国内基金
海外基金