本文研究了差分隐私(Differential Privacy, DP)下的持续计数问题(Continual Counting)。问题设定是:给定一个长度为 n 的二进制流,每个 1 代表一个个体的贡献,目标是在保护每个个体隐私的前提下,发布所有当前的累计计数。标准的算法是二叉树机制(Binary Tree Mechanism),该机制的高斯噪声变体在近似差分隐私(Approximate DP)下实现了期望的 ℓ∞ 误差为 O(log^{3/2} n)。长期以来,一个核心开放问题是:这个对数据流长度 n 的依赖关系是否是必要的?本文通过证明每个差分隐私持续计数机制都必须有期望的 ℓ∞ 误差 Ω(log^{3/2} n) 的下界,解决了这一依赖关系。这一结果表明,在近似差分隐私设定下,二叉树机制是渐近最优的。作为推论,本文还得到了线性查询的遗传差异(Hereditary Discrepancy)与私有 ℓ∞ 误差之间的最大可能分离,表明已知的基于遗传差异的通用上界对查询数量具有最优依赖关系。论文的核心方法是基于隐私损失的下界分析,利用了隐私测度的组合性质和反演技巧。主要贡献是:1)首次证明了持续计数问题在近似差分隐私下的下界,匹配二叉树机制的上界;2)揭示了遗传差异与私有误差之间关系的紧界。本文适合对差分隐私理论、数据流算法和隐私下界感兴趣的研究人员阅读。
💡 推荐理由: 持续计数是差分隐私基础设施的核心问题,该结果确认了二叉树机制的最优性,为实际系统(如苹果、谷歌的隐私方案)提供了理论根基,并推动了隐私下界技术的前沿。
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