面向差分隐私保护的聚类算法

大数据时代的数据挖掘技术在研究和应用等领域取得了较大发展,但大量敏感信息披露给用户带来了众多威胁和损失。因此,在聚类分析过程中如何保护数据隐私成为数据挖掘和数据隐私保护领域的热点问题。传统差分隐私保护k-means算法对其初始中心点的选择较为敏感,而且在聚簇个数k值的选择上存在一定的盲目性,降低了聚类结果的可用性。为了进一步提高差分隐私k-means聚类方法聚类结果的可用性,研究并提出一种新的基于差分隐私的DPk-means-up聚类算法,同时进行了理论分析和比较实验。理论分析表明,该算法满足ε-差分隐私,可适用于不同规模和不同维度的数据集。此外,实验结果表明,在相同隐私保护级别下,与其他差分隐私k-means聚类方法相比,所提算法有效提高了聚类的可用性。     

差分隐私保护k- means聚类方法研究

研究了基于差分隐私保护的k-means聚类隐私保护方法。首先介绍了隐私保护数据挖掘和隐私保护聚类分析的研究现状,简单介绍了差分隐私保护的基本原理和方法。为了解决差分隐私k-means聚类方法聚类结果可用性差的问题,提出了一个新的IDP k-means聚类方法,并证明了其满足e-差分隐私保护。最后的仿真实验表明,在相同隐私保护级别下,IDP k-means聚类方法与差分隐私k-means聚类方法相比,聚类可用性得到了较大程度的提高。     

K-means ■隐私保护聚类算法

针对异常离群点对k-means ■算法的聚类精确度影响较大且在确定中心点过程中会泄露聚类数据隐私的问题,提出DPk-means ■算法。标记离群点,降低离群点对k-means ■算法聚类精确度的影响,将差分隐私应用于k-means ■聚类算法中保护聚类数据隐私。在选择聚类初始中心点和迭代求取均值中心点的过程中,应用拉普拉斯机制注入噪声,解决数据隐私泄露的问题。通过隐私预算动态变化对聚类结果准确性的影响及同类算法对比实验分析验证,DPk-means ■算法能够提供更高的隐私保护水平且保证聚类结果的准确性。     

基于属性分类的用电大数据隐私保护方法

针对用电大数据环境下,非交互式差分隐私模型无法提供准确查询结果及计算开销较大的问题,提出一种基于最大信息系数与数据匿名化的差分隐私数据发布方法。从原始数据集中选出部分隐私属性作为特征集,利用最大信息系数选出与此特征集相关性高的数据作为隐私数据集,使用协同隐私保护算法对隐私数据集进行保护,发布满足差分隐私保护的用电大数据集。理论分析与实验结果表明,所提出的方法在提高大数据隐私保护处理效率同时,有效分化查询函数敏感性,提高发布数据可用性。     

基于差分隐私的混合位置隐私保护

针对现有差分隐私k-means算法对初始中心点敏感、用户位置数据误差偏大、可用性较低等问题,根据LBS的特点,引入人流密度的概念,提出一种基于差分隐私k-means的混合位置隐私保护方法。根据LBS特点将用户位置点分成离散位置点和非离散位置点,基于差分隐私技术,采用改进聚类算法对位置信息进行泛化和加噪;通过分析用户位置点的稀疏程度来确定离散点,对离散点位置信息采用基于差分隐私的单独加噪技术;对非离散点采用基于差分隐私的改进k-means算法进行泛化处理,以实现用户位置信息的隐私保护。仿真实验表明,在相同隐私预算的前提下,该方法具有较高的数据可用性。     

基于k-prototype聚类的差分隐私混合数据发布算法

差分隐私是一种提供强大隐私保护的模型。在非交互式框架下,数据管理者可发布采用差分隐私保护技术处理的数据集供研究人员进行挖掘分析。但是在数据发布过程中需要加入大量噪声,会破坏数据可用性。因此,提出了一种基于k-prototype聚类的差分隐私混合数据发布算法。首先改进k-prototype聚类算法,按数据类型的不同,对数值型属性和分类型属性分别选用不同的属性差异度计算方法,将混合数据集中更可能相关的记录分组,从而降低差分隐私敏感度;结合聚类中心值,采用差分隐私保护技术对数据记录进行处理保护,针对数值型属性使用Laplace机制,分类型属性使用指数机制;从差分隐私的概念及组合性质两方面对该算法进行隐私分析证明。实验结果表明:该算法能够有效提高数据可用性。     

基于差分隐私机制的位置数据隐私保护策略

位置定位服务技术作为一种全新的移动计算服务,在日常生活中应用广泛。一方面,数据信息共享极大的方便了人们的日常生活,另一方面也存在由于泄露个人敏感信息而产生的弊端。因此如何保护好位置数据是关键。由于位置数据具有价值高和低密度的特性,导致现有的隐私保护方法很难兼顾数据的保护和数据的效用性。本文提出了基于差分隐私机制的位置数据隐私保护策略,通过采用多级查询树的结构来查询和发布保护后的数据,并保持了数据项间的联系。首先构建多级查询树(位置搜索树),然后遍历查询树,使用差分隐私的指数机制来选取访问频率高的k项,最后通过拉普拉斯机制给选取的k项进行加噪。实验表明,相比于其他保护策略,基于差分隐私机制的位置数据隐私保护策略可用性和数据保护程度高,算法运行时间少,效率更高。     

基于个性化差分隐私的联邦学习算法

联邦学习（FL）可以有效保护用户的个人数据不被攻击者获得,而差分隐私（DP）则可以实现FL的隐私增强,解决模型训练参数导致的隐私泄露问题。然而,现有的基于DP的FL方法只关注统一的隐私保护预算,而忽略了用户的个性化隐私需求。针对此问题,提出了一种两阶段的基于个性化差分隐私的联邦学习（PDP-FL）算法。在第一阶段,依据用户的隐私偏好对用户隐私进行分级,并添加满足用户隐私偏好的噪声,以实现个性化隐私保护,同时上传隐私偏好对应的隐私等级给中央聚合服务器;在第二阶段,为实现对全局数据的充分保护,采取本地和中心同时保护的策略,并根据用户上传的隐私等级,添加符合全局DP阈值的噪声,以量化全局的隐私保护水平。实验结果表明,在MNIST和CIFAR-10数据集上,PDP-FL算法的分类准确度分别为93.8%～94.5%和43.4%～45.2%,优于基于本地化差分隐私的联邦学习（LDP-Fed）和基于全局差分隐私的联邦学习（GDP-FL）,同时满足了个性化隐私保护的需求。     

面向用户的支持用户掉线的联邦学习数据隐私保护方法

联邦学习是解决多组织协同训练问题的一种有效手段,但是现有的联邦学习存在不支持用户掉线、模型API泄露敏感信息等问题。文章提出一种面向用户的支持用户掉线的联邦学习数据隐私保护方法,可以在用户掉线和保护的模型参数下训练出一个差分隐私扰动模型。该方法利用联邦学习框架设计了基于深度学习的数据隐私保护模型,主要包含两个执行协议:服务器和用户执行协议。用户在本地训练一个深度模型,在本地模型参数上添加差分隐私扰动,在聚合的参数上添加掉线用户的噪声和,使得联邦学习过程满足(ε,δ)-差分隐私。实验表明,当用户数为50、ε=1时,可以在模型隐私性与可用性之间达到平衡。     

一种面向决策树构建的差分隐私保护算法

对差分隐私的基本概念和实现方法进行了介绍,提出了一种用于决策树分析的差分隐私保护数据发布算法.该算法首先将数据完全泛化,然后在给定的隐私保护预算下采用指数机制将数据逐步精确化,最后根据拉普拉斯机制向数据中加入噪声,保证整个算法过程满足差分隐私保护要求;对指数机制中方案选择的方法进行了有效的改进.相对于已有的算法,本算法可在给定的隐私保护预算下使数据泛化程度更小,使所发布数据建立的决策树模型具有更高的分类准确率.实验结果验证了本算法的有效性和相对于其他算法的优越性.     

数据治理技术

随着信息技术的普及，人类产生的数据量正在以指数级的速度增长，如此海量的数据就要求利用新的方法来管理.数据治理是将一个机构（企业或政府部门）的数据作为战略资产来管理，需要从数据收集到处理应用的一套管理机制，以期提高数据质量，实现广泛的数据共享，最终实现数据价值最大化.目前，各行各业对大数据的研究比较火热，但对于大数据治理的研究还处于起步阶段，一个组织的正确决策离不开良好的数据治理.首先介绍数据治理和大数据治理的概念、发展以及应用的必要性；其次，对已有的数据治理技术——数据规范、数据清洗、数据交换和数据集成进行具体的分析，并介绍了数据治理成熟度和数据治理框架设计；在此基础上，提出了大数据HAO治理模型.该模型以支持人类智能（HI）、人工智能（AI）和组织智能（OI）的三者协同为目标，再以公安的数据治理为例介绍HAO治理的应用；最后是对数据治理的总结和展望.     

大数据可用性的研究进展

信息技术的迅速发展催生了大数据时代的到来.大数据已经成为信息社会的重要财富,为人们更深入地感知、认识和控制物理世界提供了前所未有的丰富信息.然而,随着数据规模的增长,劣质数据也随之而来,导致大数据质量低劣,极大地降低了大数据的可用性,严重困扰着信息社会.近年来,数据可用性问题引起了学术界和工业界的共同关注,开展了深入研究,取得了一系列研究成果.本文介绍数据可用性的基本概念,讨论数据可用性的挑战与研究问题,综述数据可用性方面的研究成果,探索大数据可用性的未来研究方向.     

A Taxonomy of Dirty Data

Today large corporations are constructing enterprise data warehouses from disparate data sources in order to run enterprise-wide data analysis applications, including decision support systems, multidimensional online analytical applications, data mining, and customer relationship management systems. A major problem that is only beginning to be recognized is that the data in data sources are often dirty. Broadly, dirty data include missing data, wrong data, and non-standard representations of the same data. The results of analyzing a database/data warehouse of dirty data can be damaging and at best be unreliable. In this paper, a comprehensive classification of dirty data is developed for use as a framework for understanding how dirty data arise, manifest themselves, and may be cleansed to ensure proper construction of data warehouses and accurate data analysis. The impact of dirty data on data mining is also explored.     

大数据技术应用与研究的新视角

伴随着人类进入大数据时代,大数据在彰显出巨大应用价值的同时,也凸显出数据可用的科技问题。如何解决数据可用带来的挑战,成为各国政府和学界高度关注的问题。目前,针对大数据的可用性研究刚刚起步,对大数据可用性进行了探讨,并就数据可用性的研究前景进行了展望。     

数据仓库系统中源数据的提取与集成

人们对数据分析的要求的不断提高导致了数据仓库的发展，而在建设数据仓库的过程中非常关键的一步就是从事务数据库或其它的数据源中抽取和集成原始数据。本文在对数据集成方法和数据获取中可能碰到的问题进行全面分析的基础上，较为详细地介绍了我们自行开发的数据仓库系统SEUwarehouse中源数据提取与集成工具的设计与实现．     

数据提取、转换和装载技术研究

来自企业操作环境的数据是数据仓库的数据源，通过提取、转换、装载填充数据仓库，对数据提取、转换与装载技术进行了研究与实践。对数据提取、转换与装载要解决的问题进行了详细论述并提出了相应的解决方法，并以MS SQL Server2000为例，介绍了可用于析取数据的一些工具。在此基础上，以电信行业话单数据载入数据仓库为实例，就如何实现各步骤进行了详细说明，提出了在数据提取、转换与装载过程中需注意的一些问题。     

基于时效规则的数据修复方法

数据时效性是影响数据质量的重要因素,可靠的数据时效性对数据检索的精确度、数据分析结论的可信性起到关键作用.数据时效不精确、数据过时等现象给大数据应用带来诸多问题,很大程度上影响着数据价值的发挥.对于缺失了时间戳或者时间不准确的数据,精确恢复其时间戳是困难的,但可以依据一定的规则对其时间先后顺序进行还原恢复,满足数据清洗及各类应用需求.在数据时效性应用需求分析的基础上,首先明确了属性的时效规则相关概念,对属性的时效规则等进行了形式化定义;然后提出了基于图模型的时效规则发现以及数据时序修复算法;随后,对相关算法进行了实现,并在真实数据集上对算法运行效率、修复正确率等进行了测试,分析了影响算法修复数据正确率的一些影响因素,对算法进行了较为全面的分析评价.实验结果表明,算法具有较高的执行效率和较好的时效修复效果.     

数据迁移的一般原则

在应用软件及数据库开发中经常要做数据迁移工作 ,数据迁移就是将数据从一种数据环境移入另一种数据环境中。进行彻底而精确的数据转换应遵循以下关键步骤 :识别源数据、确定数据集成转换的规则以及开发转换规则代码。介绍了数据迁移的一般步骤 ,并提出了从数据转换、选择迁移方法以及从元数据管理的角度评价迁移工具的标准     

软件开发活动数据的数据质量问题

问题追踪系统和版本控制系统等软件开发支持工具已被广泛应用于开源和商业软件的开发中,产生了大量的数据,即软件开发活动数据.软件开发活动数据被广泛应用于科学研究和开发实践,为智能化开发提供支持.然而数据质量对相关的研究和实践有重大影响,却还没有得到足够的重视.为了能够更好地警示数据使用者潜在的数据质量问题,通过文献调研和访谈,并基于自有经验对数据进行分析,总结出了9种数据质量问题,覆盖了数据产生、数据收集和数据使用这3个不同的阶段.进一步地,提出了相应的方法以帮助发现和解决数据问题.发现问题是指加强对数据上下文的理解和通过统计分析及数据可视化发现潜在的数据质量问题,解决问题是指利用冗余数据或者挖掘用户行为模式进行修正.     

基于ETL工具的数据集成和交换的研究

数据的集成与交换,对企业的管理和决策意义重大.数据集成和交换必须解决抽取、转换和加载,但过去的异构系统很难实现,从需求分析、系统设计和系统实现3个方面,设计了一种针对数据抽取、转换和装载(Extract、Transform、Load)的ETL工具.根据ETL工具的综合要求,通过结构化分析需求,构建了系统逻辑模型;设计了...