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2015 Fiscal Year Annual Research Report

A Study of Privacy Protection in Information Retrieval

Research Project

Project/Area Number 15H02700
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中川 裕志  東京大学, 情報基盤センター, 教授 (20134893)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 菊池 浩明  明治大学, 総合数理学部, 専任教授 (20266365)
荒井 ひろみ  東京大学, 情報基盤センター, 助教 (20631782)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsプライバシー保護 / 差分プライバシー / サンプリング / 密度比推定 / Gibbs事後分布
Outline of Annual Research Achievements

(1)サンプリングデータを用いた場合の差分プライバシー:元々のデータをそのまま用いずに、類似のデータ分布を持つ仮想的な分布を密度比推定と呼ばれる方法を利用して生成することによってプライバシー保護する方法を提案した。ここで、元データからのサンプル率を下げると、所定のプライバシー保護強度を確保するために必要な差分プライバシーにおいて加算する雑音を低下させることができることをシミュレーションで確認した。つまり、当初の計画通りサンプリングによってプライバシー保護の強化と有用性の確保を両立できることを示した。
(2)差分プライバシーの拡張:差分プライバシーを包含するモデルとしてGibbs事後分布を提案した。しかし、従来の差分プライバシーでは加算される雑音はラプラス雑音の利用にほぼ限定されるなど汎用性に乏しかった。そこで、雑音加算された分布としてGibbs事後分布を用いることを提案した。元の分布と雑音加算された分布のKLダイバージェンスが有界となる条件を、利用するデータ数、Gibbs事後分布を規定する逆温度パラメターによって定義できた。この条件は概略、損失関数がL-リプシッツ、事前分布の対数が強凸であるとまとめられる。
(3)準同型性公開鍵暗号の応用:この暗号を用いるプライバシー保護技術の調査の為に,13th Annual Conference on Privacy, Security and Trust (PST)とIEEE 30th International Conference on Advanced Information Networking and Applications (AINA)に参加した.加法準同型性暗号を用いて,分散したデータベース間で任意のブール関数を適用した部分集合について決定木学習を行うアルゴリズムを論文に発表した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、サンプリングが情報検索の対象となるデータベースにおけるプライバシー保護に効果があることを実験的に立証できた。また、差分プライバシーの数理的モデルが必ずしも明確でなく、元データを雑音加算によって歪めることによる損失という問題の解決策として、Gibbs事後分布という概念を使えることを発見した。この発見を推進するために繰り越しを行った結果、Gibbs事後分布を規定するパラメターおよび事前分布と、損失の関係を明らかにするという進展を得、国際会議などで発表できた。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に沿って、情報検索において検索意図を秘匿する検索方式の検討、実装を行う。具体的には検索意図を表す検索質問が企業秘密であることが多く、その秘匿がとりわけ重要な特許検索における質問秘匿について検討する。さらに、プライバシー保護のための匿名化などの情報秘匿処理を破る強力な攻撃アルゴリズムを考案し、さらにそのような攻撃アルゴリズムに対してどれだけ情報秘匿ができるかを実験的に検証する。

  • Research Products

    (10 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 差分プライベート弱学習器の統合2015

    • Author(s)
      南賢太郎,荒井ひろみ,佐藤一誠,中川裕志
    • Journal Title

      情報処理学会論文誌数理モデル化と応用

      Volume: (TOM),8(2) Pages: 31,43

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Bayesian Differential Privacy on Correlated Data2015

    • Author(s)
      Bing Yang, Issei Sato, Hiroshi Nakagawa
    • Journal Title

      ACM SIGMOD

      Volume: 15 Pages: 747,762

    • DOI

      10.1145/2723372.2747643

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 暗号モジュールを搭載したプロセッサにおける暗号処理のオフローディング方式の効率化の提案と評価2015

    • Author(s)
      金子 洋平 , 齋藤 孝道 , 菊池 浩明
    • Journal Title

      情報処理学会論文誌

      Volume: 56(9) Pages: 1846,1856

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Differential Privacy without Sensitivity2016

    • Author(s)
      Kentaro Minami, Hiromi Arai, Issei Sato, Hiroshi Nakagawa
    • Organizer
      NIPS 2016
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2016-12-05 – 2016-12-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] (ε,δ)-differential privacy of Gibbs posteriors2015

    • Author(s)
      Kentaro Minami, Hiromi Arai, and Issei Sato
    • Organizer
      NIPS2015 workshop of Learning and privacy with incomplete data and weak supervison
    • Place of Presentation
      Montreal, Canada
    • Year and Date
      2015-12-12 – 2015-12-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 最小二乗密度比推定における差分プライバシー2015

    • Author(s)
      高林裕太,荒井ひろみ, 中川裕志
    • Organizer
      情報処理学会 コンピュータセキュリティシンポジウム
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2015-10-22 – 2015-10-22
  • [Presentation] Automated Detection of Drive-By Download Attack2015

    • Author(s)
      Hiroaki Kikuchi, Hiroaki Matsumoto, Hiroshi Ishii
    • Organizer
      9th International Conference on Innovative Mobile and Internet Services in Ubiquitous Computing (IMIS)
    • Place of Presentation
      Blumenau, Brazil
    • Year and Date
      2015-07-08 – 2015-07-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 差分プライベート統合を用いた分散データからの線形回帰2015

    • Author(s)
      南 賢太郎、 荒井 ひろみ、 佐藤 一誠、 中川 裕志
    • Organizer
      第29回人工知能学会全国大会
    • Place of Presentation
      はこだて未来大学(北海道・函館市)
    • Year and Date
      2015-05-30 – 2015-05-30
  • [Book] プライバシー保護入門 -法制度と数理的基礎 -2016

    • Author(s)
      中川裕志
    • Total Pages
      246
    • Publisher
      勁草書房
  • [Remarks] 中川裕志 Publications

    • URL

      https://sites.google.com/site/nakagawa3/publications

URL: 

Published: 2018-01-16  

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