Inverting Gradients -- How easy is it to break privacy in federated learning?

计算机科学 不变(物理) 对抗制 建筑 图像(数学) 人工神经网络 协议(科学) 深层神经网络 人工智能 联合学习 序列(生物学) 分布式计算 计算机视觉 数据挖掘 计算机网络 理论计算机科学 物理 艺术 病理 视觉艺术 生物 替代医学 医学 遗传学 数学物理
作者
Jonas Geiping,Hartmut Bauermeister,Hannah Dröge,Michael Moeller
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:187
标识
DOI:10.48550/arxiv.2003.14053
摘要

The idea of federated learning is to collaboratively train a neural network on a server. Each user receives the current weights of the network and in turns sends parameter updates (gradients) based on local data. This protocol has been designed not only to train neural networks data-efficiently, but also to provide privacy benefits for users, as their input data remains on device and only parameter gradients are shared. But how secure is sharing parameter gradients? Previous attacks have provided a false sense of security, by succeeding only in contrived settings - even for a single image. However, by exploiting a magnitude-invariant loss along with optimization strategies based on adversarial attacks, we show that is is actually possible to faithfully reconstruct images at high resolution from the knowledge of their parameter gradients, and demonstrate that such a break of privacy is possible even for trained deep networks. We analyze the effects of architecture as well as parameters on the difficulty of reconstructing an input image and prove that any input to a fully connected layer can be reconstructed analytically independent of the remaining architecture. Finally we discuss settings encountered in practice and show that even averaging gradients over several iterations or several images does not protect the user's privacy in federated learning applications in computer vision.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
杨乐多完成签到,获得积分10
1秒前
清脆不乐完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
dap完成签到,获得积分10
2秒前
充电宝应助小夏采纳,获得10
3秒前
4秒前
我是老大应助酷炫的世倌采纳,获得10
5秒前
6秒前
liumuning完成签到,获得积分10
6秒前
奋斗的婴发布了新的文献求助10
6秒前
大方仇血发布了新的文献求助10
7秒前
内向寒云发布了新的文献求助10
7秒前
可爱的函函应助悦耳妙旋采纳,获得10
7秒前
所所应助dap采纳,获得10
7秒前
8秒前
8秒前
coast完成签到,获得积分10
10秒前
Luoyr发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
彭十八发布了新的文献求助10
11秒前
霜月露白发布了新的文献求助10
11秒前
天飞翔发布了新的文献求助10
13秒前
fang发布了新的文献求助10
13秒前
阴暗蘑菇完成签到 ,获得积分10
13秒前
李昕123发布了新的文献求助10
14秒前
Kevin完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
大方仇血完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
young完成签到,获得积分10
17秒前
爱吃糖炒栗子的鱼完成签到,获得积分10
19秒前
21秒前
hyn2000403发布了新的文献求助10
24秒前
满意海秋完成签到,获得积分10
24秒前
共享精神应助tomot60606采纳,获得10
24秒前
赫连涵柏完成签到,获得积分0
26秒前
27秒前
美丽忆山应助FleurdelisDZhang采纳,获得10
29秒前
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6521455
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8314730
关于积分的说明 17786544
捐赠科研通 5623742
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2927686
邀请新用户注册赠送积分活动 1904426
关于科研通互助平台的介绍 1764631