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当更好的特征意味着更大的风险:对比学习中性能-隐私权衡的探讨

密码学与安全 2025-06-09 v1 人工智能

摘要

随着深度学习技术的快速发展,预训练的编码器模型已显示出卓越的特征提取能力,在深度学习的研究和应用中发挥着关键作用。然而,其广泛使用引发了关于训练数据隐私泄露风险的重大关注。本文系统性地调查了针对编码器模型的成员推断攻击(MIAs)所构成的隐私威胁,重点关注对比学习框架。通过实验分析,我们揭示了模型架构复杂度对成员隐私泄露的显著影响:随着更先进的编码器框架提升特征提取性能,他们同时加剧了隐私泄露风险。此外,本文提出了一种基于特征向量p范数的新型成员推断攻击方法,称为嵌入Lp范数概率攻击(LpLA)。该方法通过利用特征向量p范数的统计分布特征来推断成员身份。跨多个数据集和模型架构的实验结果表明,LpLA在攻击性能和鲁棒性方面优于现有方法,尤其在攻击知识有限和查询数量较少的情况下效果更佳。本研究不仅揭示了对比学习框架中潜在隐私泄露风险,还为encoder模型的隐私保护研究提供了实用依据。我们希望本工作能引起对自监督学习模型隐私风险的更广泛关注,并为在模型实用性与训练数据隐私之间取得平衡提供指导。我们的代码已公开于:https://github.com/SeroneySun/LpLA_code。

关键词

引用

@article{arxiv.2506.05743,
  title  = {When Better Features Mean Greater Risks: The Performance-Privacy Trade-Off in Contrastive Learning},
  author = {Ruining Sun and Hongsheng Hu and Wei Luo and Zhaoxi Zhang and Yanjun Zhang and Haizhuan Yuan and Leo Yu Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2506.05743},
  year   = {2025}
}

备注

Accepted In ACM ASIA Conference on Computer and Communications Security (ASIA CCS '25), August 25-29, 2025, Ha Noi, Vietnam. For Code, see https://github.com/SeroneySun/LpLA_code