在數(shù)據(jù)智能時(shí)代,機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在各行各業(yè)取得了爆發(fā)式的應(yīng)用。訓(xùn)練一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型需要海量的數(shù)據(jù)、服務(wù)器資源以及算法科學(xué)家的參與,具有一定的門檻,因此出現(xiàn)了機(jī)器學(xué)習(xí)推斷服務(wù):服務(wù)商將訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型封裝為一個(gè)接口,作為一項(xiàng)服務(wù)對(duì)外提供。任何人都可以提交自己的數(shù)據(jù),獲得相應(yīng)的推斷結(jié)果。機(jī)器學(xué)習(xí)推斷服務(wù)的普及大大降低了機(jī)器學(xué)習(xí)的門檻,但在當(dāng)前的機(jī)器學(xué)習(xí)推斷服務(wù)系統(tǒng)中,客戶需要將數(shù)據(jù)以明文形式直接提交給服務(wù)商,犧牲了自己的隱私。同時(shí),機(jī)器學(xué)習(xí)模型屬于服務(wù)商的私有資產(chǎn),因此不能把模型直接發(fā)送給客戶,由客戶本地執(zhí)行運(yùn)算后獲得推斷結(jié)果。更重要的是,近年來各國出臺(tái)了不少有關(guān)數(shù)據(jù)安全的法律法規(guī),對(duì)于數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)有了更加嚴(yán)格的規(guī)定。而在機(jī)器學(xué)習(xí)推斷服務(wù)系統(tǒng)中,決策樹模型占據(jù)半壁江山。因此,如何設(shè)計(jì)一個(gè)高效的具有隱私保護(hù)特性的決策樹推斷服務(wù)系統(tǒng),成為了一個(gè)研究重點(diǎn)。本文主要研究內(nèi)容如下:1.對(duì)于決策樹推斷服務(wù)系統(tǒng)中,各個(gè)參與方隱私保護(hù)的需求進(jìn)行了詳細(xì)分析。明確了服務(wù)商決策樹模型大小無法保護(hù)的原因,給出了通過添加啞節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理,對(duì)決策樹模型大小進(jìn)行盲化的解決方案。在公開經(jīng)盲化的決策樹模型大小后,即可... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)推斷服務(wù)架構(gòu)與保護(hù)隱私的機(jī)器學(xué)習(xí)推斷服務(wù)架構(gòu)

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文19可以用以下信息進(jìn)行描述（為便于描述，假設(shè)所有參數(shù)均為非負(fù)整數(shù)）：1.決策節(jié)點(diǎn)數(shù)，并對(duì)決策節(jié)點(diǎn)利用廣度優(yōu)先搜索依次編號(hào)，記第個(gè)決策節(jié)點(diǎn)為；對(duì)于滿二叉樹來說，葉節(jié)點(diǎn)數(shù)量為決策節(jié)點(diǎn)數(shù)量加上1，即+1；2.決策節(jié)點(diǎn)的決策閾值向量∈2，其中代表決策節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的謂詞函數(shù)的閾值，為輸入數(shù)據(jù)元素在二進(jìn)制下所允許的比特長度；3.決策節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)屬性索引映射:{1...}→{1...}；記客戶輸入決策樹推斷服務(wù)的數(shù)據(jù)向量∈2，即對(duì)決策節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)比較()和的大小，將返回結(jié)果記為=1{()>}；4.將決策節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的指向左子節(jié)點(diǎn)和右子節(jié)點(diǎn)的邊分別記為,0，,1。并定義邊,的系數(shù)為,，其中,0==1，,0=；5.對(duì)葉節(jié)點(diǎn)按照深度優(yōu)先遍歷順序進(jìn)行編碼，記第個(gè)葉節(jié)點(diǎn)為，對(duì)應(yīng)決策結(jié)果∈2。如果是回歸任務(wù)，代表輸出的推斷數(shù)值；如果是分類任務(wù)，代表的是分類結(jié)果的編碼；6.每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一條從根節(jié)點(diǎn)出發(fā)的唯一路徑，可用邊集唯一確定。例如在圖2.2所示的決策樹中，1={1,0,2,0,4,0}，2={1,0,2,0,4,1}，3={1,0,2,1}，4={1,1,3,0}，5={1,0,3,1}。圖2.2一個(gè)含有4個(gè)決策節(jié)點(diǎn)的決策樹模型

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文24和∈2，分別作為該新決策節(jié)點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù)索引映射值和決策閾值。隨后，為決策節(jié)點(diǎn)生成兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，作為葉節(jié)點(diǎn)和，對(duì)應(yīng)的決策結(jié)果和均與其父節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的原葉節(jié)點(diǎn)的決策結(jié)果相同。以圖3.1為例，原決策樹共有2個(gè)決策節(jié)點(diǎn)，3個(gè)葉節(jié)點(diǎn)。對(duì)其添加啞節(jié)點(diǎn)后，原葉節(jié)點(diǎn)3變成決策節(jié)點(diǎn)3′，其輸入數(shù)據(jù)索引映射(3)′和決策閾值3′均由服務(wù)商隨機(jī)選齲其子節(jié)點(diǎn)為葉節(jié)點(diǎn)3′和4′，其對(duì)應(yīng)的決策結(jié)果3′和4′均與原決策樹的葉節(jié)點(diǎn)3的決策結(jié)果3相同。容易驗(yàn)證，對(duì)決策樹添加啞節(jié)點(diǎn)的盲化過程，不會(huì)對(duì)任何輸入數(shù)據(jù)的推斷結(jié)果()有改變。仍以圖3.1為例，若輸入某個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷，在原決策樹中的遍歷結(jié)果為葉節(jié)點(diǎn)3，輸出推斷結(jié)果3，則在新決策樹中，對(duì)應(yīng)遍歷至決策節(jié)點(diǎn)3′，隨后運(yùn)行該決策節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的謂詞函數(shù)3′=1{(3)′>3′}，若3′=0，則遍歷至葉節(jié)點(diǎn)3′，輸出推斷結(jié)果3′=3；若b3’=1，則遍歷至葉節(jié)點(diǎn)4′，輸出推斷結(jié)果4′=3。圖3.1啞節(jié)點(diǎn)添加過程示例3.2.3決策樹推斷服務(wù)涉及的模塊初步解構(gòu)如本文2.3.2節(jié)中所述，在決策樹推斷服務(wù)執(zhí)行過程中，實(shí)際執(zhí)行的是對(duì)于決策樹遍歷的操作：從根節(jié)點(diǎn)開始，執(zhí)行根節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的謂詞函數(shù)1=1{(1)>1}，根據(jù)每個(gè)決策節(jié)點(diǎn)上謂詞函數(shù)的測(cè)試結(jié)果，若=0則遍歷該屬性節(jié)點(diǎn)的左子節(jié)點(diǎn)，反之遍歷該屬性節(jié)點(diǎn)的右子節(jié)點(diǎn)。該過程持續(xù)直至遍歷至某個(gè)葉節(jié)點(diǎn)，葉節(jié)點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的決策結(jié)果()即為決策推斷結(jié)果。對(duì)于每個(gè)輸入數(shù)據(jù)()，一定會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的遍歷路徑，路徑所對(duì)應(yīng)的葉子節(jié)點(diǎn)上的輸出值()即為推斷結(jié)果。但若想使決策樹推斷服務(wù)具有隱私保護(hù)特性，無法直接遷移這個(gè)遍歷過程。一方面，文獻(xiàn)[54]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]數(shù)據(jù)安全法:定位、立場(chǎng)與制度構(gòu)造[J]. 許可.  經(jīng)貿(mào)法律評(píng)論. 2019(03)
[4]《2018年加州消費(fèi)者隱私法案》中的個(gè)人信息保護(hù)[J]. 吳沈括,孟潔,薛穎,趙小琳.  信息安全與通信保密. 2018(12)
[5]歐盟《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例》對(duì)人工智能發(fā)展的影響及啟示[J]. 王灝晨.  中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊(理論版). 2018(17)
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