可信的研究环境(TRE)S是安全和安全的环境,其中研究人员可以访问敏感数据。随着电子健康记录(EHR),医学成像和基因组数据等医疗数据的增长和多样性,通常在使用人工智能(AI)和机器学习子场(ML)的使用增加医疗领域。这产生了披露从TRES的新类型输出的希望,例如培训的机器学习模型。虽然特定的指导方针和政策存在于TRES中的统计披露控制,但它们并不令人满意地涵盖这些新类型的输出请求。在本文中,我们定义了在TRES内医疗保健机器学习的应用程序和披露的一些挑战。我们描述了各种漏洞,引入AI带来了TRES。我们还提供了与培训ML模型的披露相关的不同类型和风险水平的介绍。我们终于描述了开发和调整政策和工具的新研究机会,以安全地披露从TRES的机器学习输出。
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从公共机器学习(ML)模型中泄漏数据是一个越来越重要的领域,因为ML的商业和政府应用可以利用多个数据源,可能包括用户和客户的敏感数据。我们对几个方面的当代进步进行了全面的调查,涵盖了非自愿数据泄漏,这对ML模型很自然,潜在的恶毒泄漏是由隐私攻击引起的,以及目前可用的防御机制。我们专注于推理时间泄漏,这是公开可用模型的最可能场景。我们首先在不同的数据,任务和模型体系结构的背景下讨论什么是泄漏。然后,我们提出了跨非自愿和恶意泄漏的分类法,可用的防御措施,然后进行当前可用的评估指标和应用。我们以杰出的挑战和开放性的问题结束,概述了一些有希望的未来研究方向。
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随着全球人口越来越多的人口驱动世界各地的快速城市化,有很大的需要蓄意审议值得生活的未来。特别是,随着现代智能城市拥抱越来越多的数据驱动的人工智能服务,值得记住技术可以促进繁荣,福祉,城市居住能力或社会正义,而是只有当它具有正确的模拟补充时(例如竭尽全力,成熟机构,负责任治理);这些智能城市的最终目标是促进和提高人类福利和社会繁荣。研究人员表明,各种技术商业模式和特征实际上可以有助于极端主义,极化,错误信息和互联网成瘾等社会问题。鉴于这些观察,解决了确保了诸如未来城市技术基岩的安全,安全和可解释性的哲学和道德问题,以为未来城市的技术基岩具有至关重要的。在全球范围内,有能够更加人性化和以人为本的技术。在本文中,我们分析和探索了在人以人为本的应用中成功部署AI的安全,鲁棒性,可解释性和道德(数据和算法)挑战的关键挑战,特别强调这些概念/挑战的融合。我们对这些关键挑战提供了对现有文献的详细审查,并分析了这些挑战中的一个可能导致他人的挑战方式或帮助解决其他挑战。本文还建议了这些域的当前限制,陷阱和未来研究方向,以及如何填补当前的空白并导致更好的解决方案。我们认为,这种严谨的分析将为域名的未来研究提供基准。
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随着各种公开的AI伦理原则的共识,差距仍然可以随时采用设计和开发负责任的AI系统。我们研究了来自澳大利亚国家科学研究机构(CSIRO)的研究人员和工程师的实践和经验,他们参与设计和开发AI系统的一系列目的。半结构化访谈用于检查参与者的做法如何与澳大利亚政府提出的一套高级AI伦理原则涉及并对齐。原则包括:隐私保护和安全,可靠性和安全性,透明度和解释性,公平性,竞争性,责任,人以人为本的价值观和人类,社会与环境福祉。研究了研究人员和工程师的见解以及在原则的实际应用中为它们提供的挑战。最后,提供了一系列组织响应,以支持实施高级AI道德原则。
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医学事物互联网(IOMT)允许使用传感器收集生理数据,然后将其传输到远程服务器,这使医生和卫生专业人员可以连续,永久地分析这些数据,并在早期阶段检测疾病。但是,使用无线通信传输数据将其暴露于网络攻击中,并且该数据的敏感和私人性质可能代表了攻击者的主要兴趣。在存储和计算能力有限的设备上使用传统的安全方法无效。另一方面,使用机器学习进行入侵检测可以对IOMT系统的要求提供适应性的安全响应。在这种情况下,对基于机器学习(ML)的入侵检测系统如何解决IOMT系统中的安全性和隐私问题的全面调查。为此,提供了IOMT的通用三层体系结构以及IOMT系统的安全要求。然后,出现了可能影响IOMT安全性的各种威胁,并确定基于ML的每个解决方案中使用的优势,缺点,方法和数据集。最后,讨论了在IOMT的每一层中应用ML的一些挑战和局限性,这些挑战和局限性可以用作未来的研究方向。
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人工智能(AI)治理调节行使权威和控制AI的管理。它旨在通过有效利用数据并最大程度地减少与AI相关的成本和风险来利用AI。尽管AI治理和AI伦理等主题在理论,哲学,社会和监管层面上进行了详尽的讨论,但针对公司和公司的AI治理工作有限。这项工作将AI产品视为系统,在该系统中,通过机器学习(ML)模型(培训)数据传递关键功能。我们通过在AI和相关领域(例如ML)合成文献来得出一个概念框架。我们的框架将AI治理分解为数据的治理,(ML)模型和(AI)系统沿着四个维度。它与现有的IT和数据治理框架和实践有关。它可以由从业者和学者都采用。对于从业者来说,主要是研究论文的综合,但从业者的出版物和监管机构的出版物也为实施AI治理提供了宝贵的起点,而对于学者来说,该论文强调了许多AI治理领域,值得更多关注。
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机器学习(ML)模型已广泛应用于各种应用,包括图像分类,文本生成,音频识别和图形数据分析。然而,最近的研究表明,ML模型容易受到隶属推导攻击(MIS),其目的是推断数据记录是否用于训练目标模型。 ML模型上的MIA可以直接导致隐私违规行为。例如,通过确定已经用于训练与某种疾病相关的模型的临床记录,攻击者可以推断临床记录的所有者具有很大的机会。近年来,MIS已被证明对各种ML模型有效,例如,分类模型和生成模型。同时,已经提出了许多防御方法来减轻米西亚。虽然ML模型上的MIAS形成了一个新的新兴和快速增长的研究区,但还没有对这一主题进行系统的调查。在本文中,我们对会员推论和防御进行了第一个全面调查。我们根据其特征提供攻击和防御的分类管理,并讨论其优点和缺点。根据本次调查中确定的限制和差距,我们指出了几个未来的未来研究方向,以激发希望遵循该地区的研究人员。这项调查不仅是研究社区的参考,而且还为该研究领域之外的研究人员带来了清晰的照片。为了进一步促进研究人员,我们创建了一个在线资源存储库,并与未来的相关作品继续更新。感兴趣的读者可以在https://github.com/hongshenghu/membership-inference-machine-learning-literature找到存储库。
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机器学习的最新进展使其在不同领域的广泛应用程序,最令人兴奋的应用程序之一是自动驾驶汽车(AV),这鼓励了从感知到预测到计划的许多ML算法的开发。但是,培训AV通常需要从不同驾驶环境(例如城市)以及不同类型的个人信息(例如工作时间和路线)收集的大量培训数据。这种收集的大数据被视为以数据为中心的AI时代的ML新油,通常包含大量对隐私敏感的信息,这些信息很难删除甚至审核。尽管现有的隐私保护方法已经取得了某些理论和经验成功,但将它们应用于自动驾驶汽车等现实世界应用时仍存在差距。例如,当培训AVS时,不仅可以单独识别的信息揭示对隐私敏感的信息,还可以揭示人口级别的信息,例如城市内的道路建设以及AVS的专有商业秘密。因此,重新审视AV中隐私风险和相应保护方法的前沿以弥合这一差距至关重要。遵循这一目标,在这项工作中,我们为AVS中的隐私风险和保护方法提供了新的分类法,并将AV中的隐私分为三个层面:个人,人口和专有。我们明确列出了保护每个级别的隐私级别,总结这些挑战的现有解决方案,讨论课程和结论,并为研究人员和从业者提供潜在的未来方向和机会。我们认为,这项工作将有助于塑造AV中的隐私研究,并指导隐私保护技术设计。
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We quantitatively investigate how machine learning models leak information about the individual data records on which they were trained. We focus on the basic membership inference attack: given a data record and black-box access to a model, determine if the record was in the model's training dataset. To perform membership inference against a target model, we make adversarial use of machine learning and train our own inference model to recognize differences in the target model's predictions on the inputs that it trained on versus the inputs that it did not train on.We empirically evaluate our inference techniques on classification models trained by commercial "machine learning as a service" providers such as Google and Amazon. Using realistic datasets and classification tasks, including a hospital discharge dataset whose membership is sensitive from the privacy perspective, we show that these models can be vulnerable to membership inference attacks. We then investigate the factors that influence this leakage and evaluate mitigation strategies.
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窃取对受控信息的攻击,以及越来越多的信息泄漏事件,已成为近年来新兴网络安全威胁。由于蓬勃发展和部署先进的分析解决方案,新颖的窃取攻击利用机器学习(ML)算法来实现高成功率并导致大量损坏。检测和捍卫这种攻击是挑战性和紧迫的,因此政府,组织和个人应该非常重视基于ML的窃取攻击。本调查显示了这种新型攻击和相应对策的最新进展。以三类目标受控信息的视角审查了基于ML的窃取攻击,包括受控用户活动,受控ML模型相关信息和受控认证信息。最近的出版物总结了概括了总体攻击方法,并导出了基于ML的窃取攻击的限制和未来方向。此外,提出了从三个方面制定有效保护的对策 - 检测,破坏和隔离。
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随着物联网,AI和ML/DL算法的出现,数据驱动的医疗应用已成为一种有前途的工具,用于从医学数据设计可靠且可扩展的诊断和预后模型。近年来,这引起了从学术界到工业的广泛关注。这无疑改善了医疗保健提供的质量。但是,由于这些基于AI的医疗应用程序在满足严格的安全性,隐私和服务标准(例如低延迟)方面的困难,因此仍然采用较差。此外,医疗数据通常是分散的和私人的,这使得在人群之间产生强大的结果具有挑战性。联邦学习(FL)的最新发展使得以分布式方式训练复杂的机器学习模型成为可能。因此,FL已成为一个积极的研究领域,尤其是以分散的方式处理网络边缘的医疗数据,以保护隐私和安全问题。为此,本次调查论文重点介绍了数据共享是重大负担的医疗应用中FL技术的当前和未来。它还审查并讨论了当前的研究趋势及其设计可靠和可扩展模型的结果。我们概述了FL将军的统计问题,设备挑战,安全性,隐私问题及其在医疗领域的潜力。此外,我们的研究还集中在医疗应用上,我们重点介绍了全球癌症的负担以及有效利用FL来开发计算机辅助诊断工具来解决这些诊断工具。我们希望这篇评论是一个检查站,以彻底的方式阐明现有的最新最新作品,并为该领域提供开放的问题和未来的研究指示。
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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网络威胁情报(CTI)共享是减少攻击者和捍卫者之间信息不对称的重要活动。但是,由于数据共享和机密性之间的紧张关系,这项活动带来了挑战,这导致信息保留通常会导致自由骑士问题。因此,共享的信息仅代表冰山一角。当前的文献假设访问包含所有信息的集中数据库,但是由于上述张力,这并不总是可行的。这会导致不平衡或不完整的数据集,需要使用技术扩展它们。我们展示了这些技术如何导致结果和误导性能期望。我们提出了一个新颖的框架,用于从分布式数据中提取有关事件,漏洞和妥协指标的分布式数据,并与恶意软件信息共享平台(MISP)一起证明其在几种实际情况下的使用。提出和讨论了CTI共享的政策影响。拟议的系统依赖于隐私增强技术和联合处理的有效组合。这使组织能够控制其CTI,并最大程度地减少暴露或泄漏的风险,同时为共享的好处,更准确和代表性的结果以及更有效的预测性和预防性防御能力。
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Speech-centric machine learning systems have revolutionized many leading domains ranging from transportation and healthcare to education and defense, profoundly changing how people live, work, and interact with each other. However, recent studies have demonstrated that many speech-centric ML systems may need to be considered more trustworthy for broader deployment. Specifically, concerns over privacy breaches, discriminating performance, and vulnerability to adversarial attacks have all been discovered in ML research fields. In order to address the above challenges and risks, a significant number of efforts have been made to ensure these ML systems are trustworthy, especially private, safe, and fair. In this paper, we conduct the first comprehensive survey on speech-centric trustworthy ML topics related to privacy, safety, and fairness. In addition to serving as a summary report for the research community, we point out several promising future research directions to inspire the researchers who wish to explore further in this area.
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过去十年已经看到人工智能(AI)的显着进展,这导致了用于解决各种问题的算法。然而,通过增加模型复杂性并采用缺乏透明度的黑匣子AI模型来满足这种成功。为了响应这种需求,已经提出了说明的AI(Xai)以使AI更透明,从而提高关键结构域中的AI。虽然有几个关于Xai主题的Xai主题的评论,但在Xai中发现了挑战和潜在的研究方向,这些挑战和研究方向被分散。因此,本研究为Xai组织的挑战和未来的研究方向提出了系统的挑战和未来研究方向:(1)基于机器学习生命周期的Xai挑战和研究方向,基于机器的挑战和研究方向阶段:设计,开发和部署。我们认为,我们的META调查通过为XAI地区的未来探索指导提供了XAI文学。
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为了调节机器学习驱动的系统(ML)系统,当前的审核过程主要集中于检测有害算法偏见。尽管这些策略已被证明具有影响力,但在审计过程中涉及ML驱动系统中伦理的文档中概述的一些价值仍然不足。这种未解决的值主要处理无法轻易量化的上下文因素。在本文中,我们开发了一个基于价值的评估框架,该框架不限于偏见审计,并涵盖了算法系统的重要道德原则。我们的框架提出了值的圆形布置,并具有两个双极尺寸,这些二极管尺寸使共同的动机和潜在的紧张局势明确。为了实现这些高级原则,然后将价值分解为特定的标准及其表现形式。但是,其中一些特定于价值的标准是相互排斥的,需要协商。与仅依靠ML研究人员和从业者的意见的其他一些其他审计框架相反,我们认为有必要包括利益相关者,这些利益相关者表现出各种观点,以系统地谈判和巩固价值和标准紧张局势。为此,我们将利益相关者绘制有不同的见解需求,并为将价值表现传达给他们的量身定制手段。因此,我们通过评估框架为当前的ML审计实践做出了贡献,该实践可视化价值之间的亲密关系和紧张局势,并给出了如何对其进行操作的准则,同时向广泛的利益相关者开放评估和审议过程。
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联合学习(FL)是一个系统,中央聚合器协调多个客户解决机器学习问题的努力。此设置允许分散培训数据以保护隐私。本文的目的是提供针对医疗保健的FL系统的概述。 FL在此根据其框架,架构和应用程序进行评估。这里显示的是,FL通过中央聚合器服务器通过共享的全球深度学习(DL)模型解决了前面的问题。本文研究了最新的发展,并提供了来自FL研究的快速增长的启发,列出了未解决的问题。在FL的背景下,描述了几种隐私方法,包括安全的多方计算,同态加密,差异隐私和随机梯度下降。此外,还提供了对各种FL类的综述,例如水平和垂直FL以及联合转移学习。 FL在无线通信,服务建议,智能医学诊断系统和医疗保健方面有应用,本文将在本文中进行讨论。我们还对现有的FL挑战进行了彻底的审查,例如隐私保护,沟通成本,系统异质性和不可靠的模型上传,然后是未来的研究指示。
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如今,由于最近在人工智能(AI)和机器学习(ML)中的近期突破,因此,智能系统和服务越来越受欢迎。然而,机器学习不仅满足软件工程,不仅具有有希望的潜力,而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力,但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外,目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来,以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中,我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者(以不同的技能,经验和应用领域)获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题,以改善工程过程和基于ML的申请的质量。
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机器学习(ML)系统的开发和部署可以用现代工具轻松执行,但该过程通常是匆忙和意思是结束的。缺乏勤奋会导致技术债务,范围蠕变和未对准的目标,模型滥用和失败,以及昂贵的后果。另一方面,工程系统遵循明确定义的流程和测试标准,以简化高质量,可靠的结果的开发。极端是航天器系统,其中关键任务措施和鲁棒性在开发过程中根深蒂固。借鉴航天器工程和ML的经验(通过域名通过产品的研究),我们开发了一种经过验证的机器学习开发和部署的系统工程方法。我们的“机器学习技术准备水平”(MLTRL)框架定义了一个原则的过程,以确保强大,可靠和负责的系统,同时为ML工作流程流线型,包括来自传统软件工程的关键区别。 MLTRL甚至更多,MLTRL为跨团队和组织的人们定义了一个人工智能和机器学习技术的人员。在这里,我们描述了通过生产化和部署在医学诊断,消费者计算机视觉,卫星图像和粒子物理学等领域,以通过生产和部署在基本研究中开发ML方法的几个现实世界使用情况的框架和阐明。
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边缘计算是一个将数据处理服务转移到生成数据的网络边缘的范式。尽管这样的架构提供了更快的处理和响应,但除其他好处外,它还提出了必须解决的关键安全问题和挑战。本文讨论了从硬件层到系统层的边缘网络体系结构出现的安全威胁和漏洞。我们进一步讨论了此类网络中的隐私和法规合规性挑战。最后,我们认为需要一种整体方法来分析边缘网络安全姿势,该姿势必须考虑每一层的知识。
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