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一种基于差分隐私保护的协同过滤推荐方法
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:《计算机研究与发展》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术] TP18[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:北京工业大学计算机学院,北京100124
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(91646201,91546111,60803086);国家科技支撑计划项目(2013BAH21802);北京市自然科学基金项目(4153058,4113076);北京市教育委员会科技计划重点项目(KZ20160005009);北京市教育委员会科技计划一般项目(KM201710005023)
中文摘要:

由于推荐系统需要利用大量用户数据进行协同过滤,会给用户的个人隐私带来相当大的风险,如何保护隐私数据成为推荐系统当前面临的重大挑战.差分隐私作为一种新出现的隐私保护框架,能够防止攻击者拥有任意背景知识下的攻击并提供有力的保护.针对推荐系统中的隐私保护问题,提出一种满足差分隐私保护的协同过滤推荐算法.首先,构建用户和项目的潜在特征矩阵,有效降低数据稀疏性;然后,采用目标扰动方法对矩阵中添加满足差分隐私约束的噪声得到噪矩阵分解模型;通过随机梯度下降算法最小化相关联的正则化平方误差函数来获取模型中的参数;最后,应用差分隐私矩阵分解模型进行评分预测,并在MovieI。ens和Nefflix数据集上对算法的有效性进行评价.实验结果证明:所提出方法的有效性能够在有限的精度损失范围内进行推荐并保护用户隐私.

英文摘要:

Collaborative filtering with large amount of user data will raise serious risk privacy of individuals. How to protect private data information from disclosure has become one of the greatest challenges to recommender systems. Differential privacy has emerged as a new paradigm for privacy protection with strong privacy guarantees against adversaries with arbitrary background knowledge. Although several studies explored privacy-enhanced neighborhood-based recommendations, little attention has been paid to privacy preserving latent factor models. To address the problem of privacy preserving in recommendation systems, a new collaborative filtering recommendation algorithm based on differential privacy is proposed in this paper, which achieves trade-off between recommendation accuracy and privacy by matrix factorization technique. Firstly, user and item latent feature matrices are constructed for decreasing sparsity. After that, matrix factorization model with noise is generated by adding the differential noisy using objective perturbation method, and then stochastic gradient descent is utilized to minimize regularized squared error function and learn the parameters of model. Finally, we apply a differentially private matrix faetorization model to predict the ratings and conduct experiments on the MovieLens and Netflix datasets to evaluate its effectiveness. The experimental results demonstrate that our proposal is efficient and has limited side effects on the precision of recommendation.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40349