分别裁剪主体与尾部:具有重尾的 DPSGD 的高概率保证
机器学习
2024-05-29 v1 密码学与安全
摘要
差分私有随机梯度下降(DPSGD)被广泛用于在深度学习中保护训练数据隐私,它首先将梯度裁剪到预定义的范数,然后在校准的噪声中注入训练过程。现有的 DPSGD 工作通常假设梯度服从亚高斯分布,并设计各种裁剪机制以优化训练性能。然而,最近的研究表明,深度学习中的梯度表现出重尾现象,即梯度的尾部具有无限方差,这可能导致现有 DPSGD 机制对梯度产生过度的裁剪损失。为了解决这个问题,我们提出了一种新方法,判别式裁剪(DC)-DPSGD,包含两个关键设计。首先,我们引入了一种子空间识别技术来区分主体梯度和尾部梯度。其次,我们提出了一种判别式裁剪机制,对主体梯度和尾部梯度应用不同的裁剪阈值以减少裁剪损失。在非凸条件下,\ourtech{} 将经验梯度范数从 {} 降低到 {},其中重尾指数 ,迭代次数 ,任意概率 。在四个真实世界数据集上的大量实验表明,我们的方法在准确率方面比三个基线高出多达 9.72\%。
引用
@article{arxiv.2405.17529,
title = {Clip Body and Tail Separately: High Probability Guarantees for DPSGD with Heavy Tails},
author = {Haichao Sha and Yang Cao and Yong Liu and Yuncheng Wu and Ruixuan Liu and Hong Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.17529},
year = {2024}
}