多方外包机器学习隐私保护问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61862028
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    39.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0206.信息安全
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

It is necessary to provide outsourcing machine learning with privacy protection in the multi-user environment. Different from other scholars' research ideas, the project is not to study separately big data privacy, but to systematically explore the privacy-preserving theory and methods of multi-party oriented outsourcing machine learning by combining machine learning, computation outsourcing and cryptographic techniques from the point of view of the multi-user data. The project will enhance and stimulate the new development of the interdisciplinary studies. It aims at the following. (1) We will establish the provable privacy-preserving model for multi-party oriented outsourcing machine learning based on defining formally the adversary’s goals and capability. We will give the formula to calculate the quantity of privacy-preserving information through random perturbation. We also propose the fast computation method of Pufferfish privacy and the best way to design the practice-oriented provable privacy-preserving outsourcing machine learning in the multi-user environment. (2) We will propose multi-party oriented privacy-preserving outsourcing traditional machine learning schemes based on random perturbation, MPC and encryption, respectively. Basic approaches of privacy-preserving proof will be presented. The formal proof of all the above-mentioned schemes will be given under the provable privacy-preserving model from the point of view of computational complexity. (3) By combining differential privacy, MPC and homomorphic encryption, we will propose the generic framework of multi-party oriented privacy-preserving outsourcing deep learning systems. The rigid tight proof of these schemes will be addressed under the provable privacy-preserving model. The results of this project will also promote the development of provably secure cryptographic theory and machine learning themselves, respectively.
多用户环境下外包机器学习隐私保护必不可少。与其他学者研究思路不同,本项目不单独研究大数据隐私,而是结合机器学习、计算外包与密码技术,从数据来自多用户角度系统地探讨多方外包机器学习隐私保护理论和方法,旨在促进和刺激交叉科学的新发展。包括:(1)建立多方外包机器学习隐私保护可证模型, 形式化定义敌手目标与能力;给出随机扰动方法隐私保护信息量计算公式,提出关联数据Pufferfish隐私度量快速计算方法,寻找多方外包机器学习面向实际可证隐私保护方案的最佳设计途径;(2)分别基于随机扰动、MPC和加密等方法设计多方外包传统机器学习隐私保护方案; 找出隐私保护证明的基本方法,从计算复杂性角度给出各方案在隐私保护可证模型中的形式化证明;(3)结合差分隐私、MPC和同态密码,构造多方外包深度学习隐私保护通用框架,在正式模型中给出严格紧致性证明。本项目成果也必将促进可证密码学与机器学习本身的发展。

结项摘要

本项目结合机器学习、计算外包与密码技术,探讨多方外包机器学习隐私保护理论和方法。取得的研究成果包括:(1)建立了多方外包机器学习隐私保护模型,给出了多方外包计算隐私保护的两种定义,形式化刻画了多方外包机器学习中敌手的目标与能力;(2) 将单方外包计算隐私保护研究扩展到多方外包计算隐私保护,分别基于差分隐私、MPC和密码学等方法设计了多方外包梯度下降隐私保护OPPGD方案、多方外包矩阵乘法隐私保护OPPMM方案和多方外包矩阵分解隐私保护OPPMF方案以及针对医疗数据安全聚合隐私保护SecMedAgg方案。依照多方外包机器学习隐私保护模型,从计算复杂性角度给出方案隐私保护的形式化证明,并对这些方案的计算复杂度以及通信复杂度进行了分析;(3)结合差分隐私、MPC和同态密码,提出多方外包深度学习隐私保护方案设计方法。发现基于差分隐私的多方外包机器学习方案的隐私泄露量化机制,研究了多方外包机器学习方案的隐私保护严格紧致性证明的基本方法。本项目成果有望促进可证密码学和机器学习本身的发展。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(1)
机器学习隐私保护研究综述
  • DOI:
    10.13328/j.cnki.jos.006052
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    软件学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭作文;张连福
  • 通讯作者:
    张连福
A Privacy Preserving Authentication Scheme for Heterogeneous Industrial Internet of Things
一种异构工业物联网隐私保护认证方案
  • DOI:
    10.1155/2022/9919089
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Security and Communication Networks
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zuowen Tan;Jintao Jiao;Mengjiang Yu
  • 通讯作者:
    Mengjiang Yu
区块链隐私保护技术研究综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    广州大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭作文;唐春明
  • 通讯作者:
    唐春明
Privacy-Preserving Two-Factor Key Agreement Protocol Based on Chebyshev Polynomials
基于切比雪夫多项式的隐私保护二因素密钥协商协议
  • DOI:
    10.1155/2021/6697898
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Security and Communication Networks
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan Zuowen
  • 通讯作者:
    Tan Zuowen
Distributed Outsourced Privacy-Preserving Gradient Descent Methods among Multiple Parties
多方之间的分布式外包隐私保护梯度下降方法
  • DOI:
    10.1155/2021/8876893
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Security and Communication Networks
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan Zuowen;Zhang Haohan;Hu Peiyi;Gao Rui
  • 通讯作者:
    Gao Rui

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其他文献

Improvement of smart card based password authentication scheme for multiserver environments
多服务器环境下基于智能卡的密码认证方案的改进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012-09
  • 期刊:
    Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    谭作文
  • 通讯作者:
    谭作文
An Off-line Electronic Cash Scheme Based on Proxy Blind Signature
基于代理盲签名的离线电子现金方案
  • DOI:
    10.1093/comjnl/bxq078
  • 发表时间:
    2011-04
  • 期刊:
    The Computer Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭作文
  • 通讯作者:
    谭作文
A chaotic maps-based authenticated key agreement protocol with strong anonymity
一种基于混沌映射的强匿名认证密钥协商协议
  • DOI:
    10.1007/s11071-012-0715-5
  • 发表时间:
    2013-01
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    谭作文
  • 通讯作者:
    谭作文
Analysis and improvement on a pairing-free identity-based authenticated group key agreement protocol for imbalanced mobile networks
不平衡移动网络中基于免配对身份认证的组密钥协商协议分析与改进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    International Journal of Communication Systems
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    谭作文
  • 通讯作者:
    谭作文
基于零知识签名的代理签名方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机科学,Vo.31, No.11, 2004,pp.70-72.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭作文;刘卓军
  • 通讯作者:
    刘卓军

其他文献

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AI技术路线图

谭作文的其他基金

基于隐私格基签名紧致可证多用户安全关键理论与应用研究
  • 批准号:
    62362036
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
移动云计算环境下密码计算可证安全负载迁移研究
  • 批准号:
    61462033
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
可证安全多方多因素认证密钥交换研究
  • 批准号:
    61163053
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    51.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
可证安全代理密码系统研究
  • 批准号:
    10961013
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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