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機械学習における統計的安全性の理論

研究課題

研究課題/領域番号 16H02864
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能情報学
研究機関筑波大学

研究代表者

佐久間 淳  筑波大学, システム情報系, 教授 (90376963)

研究分担者 日野 英逸  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (10580079)
神嶌 敏弘  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (50356820)
兼村 厚範  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 招聘研究員 (50580297)
松田 隆宏  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60709492)
村上 隆夫  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (80587981)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード機械学習 / 人工知能 / セキュリティ / プライバシー / 公平性 / 差分プライバシー / 局所差分プライバシー / プライバシーポリシー / 統計的推定 / 暗号 / 公正性配慮型データマイニング / プライバシ / 安全性 / 予測
研究成果の概要

統計的安全性のデファクトスタンダードである差分プライバシ/局所差分プライバシをベースとし、機械学習におけるデータ/モデル/予測公開の統計的安全性定義の確立とその保護手法に取り組んだ。また、暗号理論で発展してきた高機能暗号を用いて、暗号理論的に安全な統計解析手法を構築した. 多くの研究ではその安全性に理論的保証がある。またその有用性は個人ゲノムや位置データなどの実データを利用して検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

統計解析や機械学習を実現するためには、個人からプライバシー情報を集めたり、そのような情報を使って解析した結果を公開する必要がある。また機械学習の予測事態が不公平な決定をする可能性がある。このような問題を統計理論および暗号理論の技術を用いて解決する方法を複数提案した。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 1件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Minimax Optimal Additive Functional Estimation with Discrete Distribution: Slow Divergence Speed Case2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Fukuchi, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2018 IEEE International Symposium on Information Theory

      巻: - ページ: 1041-1045

    • DOI

      10.1109/isit.2018.8437725

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-interactive and Output Expressive Private Comparison from Homomorphic Encryption2018

    • 著者名/発表者名
      Wen-jie Lu, Jun-jie Zhou, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2018 ACM Asia Conference on Computer and Communications Security

      巻: - ページ: 67-74

    • DOI

      10.1145/3196494.3196503

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Toward Distribution Estimation under Local Differential Privacy with Small Samples2018

    • 著者名/発表者名
      Murakami Takao、Hino Hideitsu、Sakuma Jun
    • 雑誌名

      Proceedings on Privacy Enhancing Technologies

      巻: 2018 号: 3 ページ: 84-104

    • DOI

      10.1515/popets-2018-0022

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Outsourced Private Function Evaluation with Privacy Policy Enforcement2018

    • 著者名/発表者名
      Noboru Kunihiro, Wenjie Lu, Takashi Nishide, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th IEEE International Conference On Trust, Security And Privacy In Computing And Communications

      巻: - ページ: 412-423

    • DOI

      10.1109/trustcom/bigdatase.2018.00068

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recommendation Independence2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kamishima, Shotaro Akaho, Hideki Asoh, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of Machine Learning Research

      巻: 81 ページ: 187-201

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Malware Analysis of Imaged Binary Samples by Convolutional Neural Network with Attention2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Yakura, Shinnosuke Shinozaki, Reon Nishimura, Yoshihiro Oyama, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of The 8th ACM Conference on Data and Application Security and Privacy

      巻: - ページ: 127-134

    • DOI

      10.1145/3176258.3176335

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model-based and actual independence for fairness-aware classification2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kamishima, Shotaro Akaho, Hideki Asoh, and Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Data Mining and Knowledge Discovery

      巻: 32 号: 1 ページ: 258-286

    • DOI

      10.1007/s10618-017-0534-x

    • NAID

      120007133769

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mis-operation Resistant Searchable Homomorphic Encryption2017

    • 著者名/発表者名
      Keita Emura, Takuya Hayashi, Noboru Kunihiro, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 ACM on Asia Conference on Computer and Communications Security

      巻: ASIA CCS'17 ページ: 215-229

    • DOI

      10.1145/3052973.3053015

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Differentially Private Semi-Supervised Classification.2017

    • 著者名/発表者名
      Xu Long, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 3rd IEEE International Conference on Smart Computing

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/smartcomp.2017.7947001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Towards Privacy-preserving Record Linkage with Record-wise Linkage Policy2017

    • 著者名/発表者名
      Takahito Kaiho , Wen-jie Lu, Toshiyuki Amagasa, and Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Database and Expert Systems Applications.

      巻: 10438 ページ: 233-248

    • DOI

      10.1007/978-3-319-64468-4_18

    • ISBN
      9783319644677, 9783319644684
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differentially Private Chi-squared Test by Unit Circle Mechanism2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kakizaki, Kazuto Fukuchi, and Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 34th International Conference on Machine Learning

      巻: 70 ページ: 1761-1770

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Minimax Optimal Estimators for Additive Scalar Functionals of Discrete Distributions2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Fukuchi and Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 IEEE International Symposium on Information Theory

      巻: - ページ: 2103-2107

    • DOI

      10.1109/isit.2017.8006900

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differentially Private Empirical Risk Minimization with Input Perturbation2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Fukuchi, Quang Khai Tran, and Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Discovery Science

      巻: 10558 ページ: 82-90

    • DOI

      10.1007/978-3-319-67786-6_6

    • ISBN
      9783319677859, 9783319677866
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstructable and interpretable representations for time series with time-skip sparse dictionary learning2017

    • 著者名/発表者名
      Genta Yoshimura, Atsunori Kanemura, Hideki Asoh
    • 雑誌名

      Proceedings of the Thematic Workshops of ACM Multimedia

      巻: - ページ: 323-331

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Privacy-preserving and Optimal Interval Release for Disease Susceptibility2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Kusano, Ichiro Takeuchi, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 ACM on Asia Conference on Computer and Communications Security

      巻: N/A ページ: 532-545

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Using Fully Homomorphic Encryption for Statistical Analysis of Categorical, Ordinal and Numerical Data2016

    • 著者名/発表者名
      Wen-jie Lu, Shohei Kawasaki, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of The Network and Distributed System Security Symposium 2017 (NDSS2017)

      巻: N/A

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 近接平均を用いた加速近接勾配法の適応的リスタート2016

    • 著者名/発表者名
      中里佳央,福地 一斗, 佐久間 淳
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 116 ページ: 65-71

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 離散分布の加法分解可能なスカラー汎関数におけるミニマックス最適推定量2016

    • 著者名/発表者名
      福地 一斗, 佐久間 淳
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 116 ページ: 259-265

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] カイ二乗検定の幾何的解釈に基づく差分プライバシーの実現2016

    • 著者名/発表者名
      柿崎和也,佐久間淳
    • 雑誌名

      コンピュータセキュリティシンポジウム2016論文集

      巻: 2016 ページ: 1199-1206

    • NAID

      170000173824

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 線形モデルにおける安全な予測値公開メカニズムの提案とその疾患リスク予測モデルへの適用2016

    • 著者名/発表者名
      草野 光亮, 竹内 一郎, 佐久間 淳
    • 雑誌名

      コンピュータセキュリティシンポジウム2016論文集

      巻: 2016 ページ: 1207-1214

    • NAID

      170000173825

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Privately Evaluating Contingency Tables with Suppression2016

    • 著者名/発表者名
      陸文杰,佐久間淳
    • 雑誌名

      コンピュータセキュリティシンポジウム2016論文集

      巻: 2016 ページ: 1048-1055

    • NAID

      170000173804

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] ブートストラップ分布に基づく外れ値検定2018

    • 著者名/発表者名
      日野英逸
    • 学会等名
      情報論的学習理論研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] データ解析におけるプライバシ保護2016

    • 著者名/発表者名
      佐久間淳
    • 総ページ数
      240
    • 出版者
      講談社
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2023-03-16  

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