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Avanzando en la privacidad con la integración de datos sintéticos

Un nuevo mecanismo mejora la generación de datos sintéticos mientras protege la privacidad individual.

― 5 minilectura


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En los últimos años, la necesidad de privacidad en el intercambio de datos ha crecido un montón. La Privacidad Diferencial es un concepto diseñado para ofrecer garantías de privacidad mientras se permite analizar datos. Este método ayuda a crear Datos sintéticos, es decir, datos falsos que se parecen a los reales pero no revelan información personal sobre las personas.

¿Por qué usar datos sintéticos?

La generación de datos sintéticos es importante porque permite a investigadores y empresas trabajar con datos sin arriesgar la privacidad de las personas. Los datos tradicionales suelen contener información sensible que no se puede compartir libremente. Al crear datos sintéticos, los equipos pueden analizar tendencias, hacer predicciones y desarrollar algoritmos sin exponer la información de personas reales.

Desafíos en la generación de datos sintéticos

Uno de los principales desafíos en la generación de datos sintéticos es asegurarse de que los datos sigan siendo útiles para el análisis mientras se mantiene la privacidad. Existen diferentes técnicas, pero no todas permiten incorporar Datos Públicos. Los datos públicos pueden proporcionar un contexto valioso y mejorar la calidad de los datos sintéticos, lo cual es un factor importante en el análisis de datos.

El papel de los datos públicos

Los datos públicos son información que está disponible para todos y se puede usar sin restricciones. Utilizar datos públicos en la generación de datos sintéticos puede mejorar la precisión de los datos sintéticos. Sin embargo, el desafío surge al determinar qué tan similares son los datos públicos a los datos privados, ya que esto puede influir significativamente en el resultado.

El nuevo mecanismo

Para abordar las limitaciones de los métodos existentes, se ha desarrollado un nuevo mecanismo para combinar datos públicos y privados de manera efectiva. Este mecanismo se centra en seleccionar qué datos públicos usar y cuándo usarlos, permitiendo a los investigadores medir tanto datos públicos como privados al mismo tiempo.

Cómo funciona

Este nuevo enfoque utiliza un marco que adapta su estrategia según los datos disponibles. Ante diferentes mediciones de datos, el mecanismo puede decidir si medir a partir de datos públicos o privados. Esta selección se basa en cuál opción dará un resultado más preciso.

Medición de marginals

El enfoque de este nuevo método se centra en medir marginals. Un marginal es una forma de resumir datos que captura características importantes sin exponer registros individuales. En términos simples, los marginals permiten a los investigadores observar algunos aspectos de los datos sin necesidad de acceso a todos ellos.

La importancia de la Sensibilidad

En el contexto de la privacidad de los datos, la sensibilidad se refiere a cuánto puede cambiar la salida de una función cuando se modifica un solo registro en el conjunto de datos. Entender la sensibilidad es crucial porque ayuda a añadir ruido a los datos. Este ruido es vital para mantener la privacidad mientras aún se pueden obtener insights de los datos.

Análisis de privacidad

El aspecto de la privacidad en la generación de datos se evalúa analizando cómo opera el mecanismo bajo diferentes condiciones. Es esencial asegurar que se mantenga la privacidad a lo largo del proceso de generación de datos. Esto se logra rastreando cuánto se pierde de privacidad con cada consulta y añadiendo ruido en consecuencia.

El proceso de selección

En el proceso de selección, el mecanismo evalúa tanto las mediciones públicas como las privadas. Analiza cuáles mediciones son más propensas a reducir el error de los datos sintéticos. El objetivo es seleccionar mediciones que proporcionen la mejor estimación mientras se respetan las limitaciones de privacidad.

Configuración experimental

Para probar la efectividad de este nuevo enfoque, se llevan a cabo varios experimentos. Estos experimentos implican dividir conjuntos de datos en secciones públicas y privadas. Al comparar los resultados, los investigadores pueden obtener insights sobre qué tan bien funciona el nuevo mecanismo en comparación con los métodos existentes.

Resultados y hallazgos

En los experimentos, el nuevo mecanismo superó consistentemente a los métodos existentes en la generación de datos sintéticos. Incluso cuando los datos públicos estaban sesgados, el nuevo enfoque aún logró crear datos sintéticos más precisos. Esto demuestra el potencial de este mecanismo para adaptarse y utilizar los datos disponibles de manera más eficiente.

Implicaciones para el análisis de datos

La capacidad de crear datos sintéticos de alta calidad tiene implicaciones significativas para el análisis de datos en varios campos, incluida la salud, las finanzas y las ciencias sociales. Los investigadores pueden analizar tendencias y tomar decisiones basadas en datos sin comprometer la privacidad individual.

Conclusión

En resumen, el desarrollo de un nuevo mecanismo para incorporar datos públicos en la generación de datos sintéticos proporciona una solución efectiva a los desafíos existentes en el análisis de datos de manera diferencialmente privada. Al permitir la medición adaptativa de datos públicos y privados, este enfoque mejora la precisión de los datos sintéticos mientras asegura que se mantenga la privacidad. Los resultados prometedores de los experimentos indican que este método puede ser ampliamente adoptado para un análisis de datos seguro en muchos sectores.

Fuente original

Título: Joint Selection: Adaptively Incorporating Public Information for Private Synthetic Data

Resumen: Mechanisms for generating differentially private synthetic data based on marginals and graphical models have been successful in a wide range of settings. However, one limitation of these methods is their inability to incorporate public data. Initializing a data generating model by pre-training on public data has shown to improve the quality of synthetic data, but this technique is not applicable when model structure is not determined a priori. We develop the mechanism jam-pgm, which expands the adaptive measurements framework to jointly select between measuring public data and private data. This technique allows for public data to be included in a graphical-model-based mechanism. We show that jam-pgm is able to outperform both publicly assisted and non publicly assisted synthetic data generation mechanisms even when the public data distribution is biased.

Autores: Miguel Fuentes, Brett Mullins, Ryan McKenna, Gerome Miklau, Daniel Sheldon

Última actualización: 2024-03-12 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2403.07797

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2403.07797

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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