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后处理中私有统计量函数的无偏化

密码学与安全 2025-12-17 v4 统计方法学

摘要

给定统计量 q(D)q(D) 的一个差分隐私无偏估计 q~=q(D)+ν\tilde{q}=q(D) +\nu,我们希望仅通过对 q~\tilde{q} 的后处理来获得 q(D)q(D) 函数(如 1/q(D)1/q(D))的无偏估计,而无需进一步访问机密数据集 DD。为此,我们调整了统计文献中用于无偏估计的去卷积方法,在隐私保护噪声 ν\nu 服从 Laplace 分布(Dwork et al., 2006)的情况下,为一大类二次可微函数推导出了无偏估计量。我们进一步将此技术扩展到更一般的函数类,推导出在用户指定区间(可能延伸至 ±\pm \infty)内无偏的近似最优估计量。我们利用这些结果推导出了当数据集大小 nn 未公开时私有均值的无偏估计量。在一项数值应用中,我们发现使用我们的估计量返回无偏样本量和均值的机制,优于使用先前已知的此类均值无偏隐私机制(Kamath et al., 2023)的机制。我们还将我们的估计量应用于开发逐记录差分隐私的无偏转换机制,这是一种隐私保证是记录值的公共函数的隐私概念(Seeman et al., 2024)。通过使用 Laplace 噪声而非 Gaussian 噪声,我们的机制提供了比先前工作(Finley et al., 2024)更强的隐私保证。最后,使用一种不同的方法,在噪声分布具有足够多矩的弱条件下,我们推导出了多项式的无偏估计量,从而超越了 Laplace 噪声的限制。

关键词

引用

@article{arxiv.2502.13314,
  title  = {Debiasing Functions of Private Statistics in Postprocessing},
  author = {Flavio Calmon and Elbert Du and Cynthia Dwork and Brian Finley and Grigory Franguridi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2502.13314},
  year   = {2025}
}

备注

This version is the same as version 2, which we inadvertently withdrew in trying to undo a premature submission. Relative to version 1, this version contains additional results and more references