2013 Fiscal Year Annual Research Report
大規模非構造型秘密情報のためのアウトソース型プライバシ保護データマイニング基盤
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24680015
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
佐久間 淳 筑波大学, システム情報系, 准教授 (90376963)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プライバシ / セキュリティ / データマイニング / 機械学習 / アウトソーシング |
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| Research Abstract |
本課題では, 情報提供者が秘密情報を保持し,情報利用者が,秘密の解析条件/クエリを保持する時に, 両者がこれを互いに秘密にしたまま, 情報利用者の要求に基づきデータ解析を行い, 結果を実用的な時間で応答する計算基盤を構築することを目的としている．
H25年度では, プライバシ保護ロジスティック回帰の問題に取り組んだ．ロジスティック回帰は医療や社会科学等の分野で最も広く使用されている統計的手法の一つである．プライバシを保護しつつ，ロジスティック回帰を実現するには，準同型性暗号とよばれる，データを暗号化したまま加算や乗算が可能な暗号系を用いて，ロジスティック回帰を計算できることが望ましい．しかしながら，ロジスティック回帰の導出は，加算や乗算によって評価できないシグモイド関数評価を含むことから，単純には準同型性暗号上では動作しない．H25年度では，この点について以下の二つの研究を行った．
(1)シグモイド関数を多項式で近似し，かつ確率的最急降下法を用いて，プライバシを保護しつつ，ロジスティック回帰を実現する手法を構築した．
(2)整数を引数にとる準同形性暗号を用いて，ロジスティックシグモイド関数などの連続値入力を取る超越関数を評価するための手法を開発した．
ベンチマークデータを用いて提案したアルゴリズムを実装したところ，学習されたモデルは，プライバシを保護しないロジスティック回帰とほぼ同等のモデルを学習することに成功しており，解の質という面では問題はなかったが，連続値入力を取る超越関数を評価するための手法の計算コストが高いことが判明した．今後，このテーマについては計算時間の高速化を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H25年度は当初はプライバシ保護類似度評価を行う予定であった．こちらの研究についてのアルゴリズム構築は比較的順調に進んだが，論文公表には至らなかった．一方で，データマイニングにおける重要なアルゴリズムではるロジスティック回帰のプライバシ保護研究は順調に進展した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，本来H25年度に計画していた，プライバシを保護を考慮したパターン照合に関する研究を計画する．
(1)プライバシ保護パターン照合：秘密計算によるパターン照合プロトコルは, 構造化データを対象としていくつかの研究例があるが, 要素技術として用いる準同型性暗号は，整数を対象とした加法あるいは乗法についてのみ演算が可能であることから，複雑なパターンマッチングを実現することはできていなかった．この研究では，論理的な演算を含むパターン照合が，bit並列手法と呼ばれる手法を用いると，比較的単純な配列上の代数的演算のみで実現可能である点に着目し，パターンマッチングを秘密計算として実現する手法を構築する．また大規模並列化による提案手法の高速化を目指す．
(2)ID-lessデータベースのエンティティレゾリューション：一般に二つのデータベースをjoinするためには共通するkeyが必要であるが，独立に構築されたデータベース間には共通するkeyが存在しない．この研究では互いに二つのデータベースが個人情報であり，かつ，共通するkeyが存在しない場合に，各レコードが共通して含む個人情報としての文字列(氏名や住所など)をkeyとして用いて，各種の統計計算を秘密計算として実現するためのアルゴリズムを構築する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
ストレージについての、機種選定が遅れたため。
H26年度中にストレージの調達を行う計画である。
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