具有完美隐私的基因组数据计数查询应答
密码学与安全
2023-07-04 v2 信息论
math.IT
摘要
在本文中，我们考虑在完美隐私约束下应答基因组数据计数查询的问题。计数查询常用于从生物医学数据库（DB）收集聚合（全人群）信息以进行分析的应用中，例如全基因组关联研究。我们的目标是设计应答以下形式计数查询的机制：数据库中有多少用户在其基因组的特定位置具有一组特定的基因型？同时，我们旨在实现预指定秘密位置处敏感基因型的完美隐私（零信息泄露）。敏感基因型可能指示罕见疾病和/或其他可能希望保密的健康特征。我们针对上述问题提出了局部和中心化计数查询机制，这些机制对敏感基因型实现完美信息论隐私，同时最小化查询答案的期望绝对误差（或每用户误差概率，取决于设置）。我们还推导了满足完美隐私的任意查询应答机制的每用户误差概率下界。我们表明我们的机制实现的误差接近下界，并在某些特殊情况下与下界匹配。我们通过数值表明，每种机制的性能取决于数据先验分布、被查询基因型与敏感基因型的交集以及基因组数据序列中相关性的强度。
引用
@article{arxiv.2202.01806,
title = {Answering Count Queries for Genomic Data with Perfect Privacy},
author = {Bo Jiang and Mohamed Seif and Ravi Tandon and Ming Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.01806},
year = {2023}
}
备注
B. Jiang, M. Seif, R. Tandon and M. Li, "Answering Count Queries for Genomic Data With Perfect Privacy," in IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 18, pp. 3862-3875, 2023, doi: 10.1109/TIFS.2023.3288812