<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.2 20190208//EN" "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher">ITT</journal-id>
      <journal-title>Информационные технологии и телекоммуникации</journal-title>
      <issn pub-type="ppub">2307-1303</issn>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.31854/2307-1303-2025-13-2-52-68</article-id>
      <article-id pub-id-type="edn">YHQXCK</article-id>
      <title-group>
        <article-title>Федеративное обучение с сохранением конфиденциальности: баланс между точностью и защитой данных в распределенном машинном обучении</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name>
            <surname>Аль-Свейти</surname>
            <given-names>Малик А.М.</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
          <email>al-sveiti.mam@sut.ru</email>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name>
            <surname>Ким</surname>
            <given-names>З.В.</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
          <email>kim.zv@sut.ru</email>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name>
            <surname>Маршев</surname>
            <given-names>Д.В.</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
          <email>marshev.dv@sut.ru</email>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1">Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, Санкт-Петербург, 193232, Российская Федерация</aff>
      <abstract>
        <p>В условиях растущего объема чувствительных данных и ужесточения требований к их защите традиционные централизованные методы машинного обучения становятся неприемлемыми из-за рисков утечек и нарушения конфиденциальности. Особенно остро эта проблема стоит в таких сферах, как здравоохранение и финансы, где передача персональных данных на центральный сервер недопустима. Одним из перспективных решений является федеративное обучение, позволяющее обучать глобальные модели без передачи исходных данных, однако сохранение баланса между точностью модели и уровнем приватности остается ключевым вызовом. Для решения задачи предложен подход, сочетающий алгоритм агрегации FedAvg с механизмами дифференциальной приватности, включая обрезку градиентов и добавление гауссовского шума на стороне клиентов. При оптимальных настройках (σ=0,5; ε≈3) достигнута точность 97,80%, что лишь на 1% уступает централизованному обучению (98,79%). Безопасная агрегация с 10 клиентами за пять раундов показала точность 93,21%. Предложенная методика обеспечивает прозрачную и воспроизводимую оценку компромисса «точность – приватность», что делает ее применимой для внедрения в реальные системы с чувствительными данными.</p>
      </abstract>
      <kwd-group>
        <kwd>федеративное обучение</kwd>
        <kwd>дифференциальная приватность</kwd>
        <kwd>машинное обучение</kwd>
        <kwd>защита данных</kwd>
        <kwd>компромисс «точность – приватность»</kwd>
        <kwd>безопасная агрегация</kwd>
      </kwd-group>
      <funding-group>
        <!-- Сведения о финансировании отсутствуют в публикации -->
      </funding-group>
      <pub-date pub-type="epub">
        <year>2025</year>
      </pub-date>
      <volume>13</volume>
      <issue>2</issue>
      <fpage>52</fpage>
      <lpage>68</lpage>
      <self-uri xlink:href="https://doi.org/10.31854/2307-1303-2025-13-2-52-68"/>
    </article-meta>
  </front>
  <back>
    <ref-list>
      <ref id="B1">
        <mixed-citation>
          McMahan B., Moore E., Ramage D., Hampson S., Aguera y Arcas B. Communication-Efficient Learning of Deep Networks from Decentralized Data // Proceedings of Machine Learning Research. 2017. Vol. 54. PP. 1273-1282.
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <mixed-citation>
          Bonawitz K., Ivanov V., Kreuter B., Marcedone A., McMahan H. B., et al. Practical Secure Aggregation for Privacy-Preserving Machine Learning // Proceedings of the 2017 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security. 2017. PP. 1175-1191. DOI: 10.1145/3133956.313398
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <mixed-citation>
          Dwork C., McSherry F., Nissim K., Smith A. Calibrating Noise to Sensitivity in Private Data Analysis // Journal of Privacy and Confidentiality. 2016. Vol. 7. Iss. 3. PP. 17-51. DOI: 10.29012/jpc.v7i3.405
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <mixed-citation>
          Li T., Sahu A. K., Talwalkar A., Smith V. Federated Learning: Challenges, Methods, and Future Directions // IEEE Signal Processing Magazine. 2020. Vol. 37. Iss. 3. PP. 50-60. DOI: 10.1109/msp.2020.2975749
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <mixed-citation>
          Kairouz P., McMahan H. B., Avent B., Bellet A., Bennis M., et al. Advances and Open Problems in Federated Learning // Foundations and Trends in Machine Learning. 2021. Vol. 14. Iss. 1-2. PP. 1-210. DOI: 10.1561/2200000083
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <mixed-citation>
          Konečný J., McMahan H. B., Ramage D., Richtárik P. Federated Optimization: Distributed Machine Learning for On-Device Intelligence. 2016. DOI: 10.48550/arXiv.1610.02527
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <mixed-citation>
          Karimireddy S. P., Kale S., Mohri M., Reddi S., Stich S., et al. SCAFFOLD: Stochastic Controlled Averaging for Federated Learning // Proceedings of the 37th International Conference on Machine Learning. 2020. Vol. 19. PP. 5132-5143.
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <mixed-citation>
          Abadi M., Chu A., Goodfellow I., McMahan H. B., Mironov I., et al. Deep Learning with Differential Privacy // Proceedings of the 2016 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security. 2016. PP. 308-318. DOI: 10.1145/2976749.2978318
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <mixed-citation>
          Shokri R., Shmatikov V. Privacy-Preserving Deep Learning // Proceedings of the 22nd ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security. 2015. PP. 1310-1321. DOI: 10.1145/2810103.2813687
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <mixed-citation>
          Papernot N., Song S., Mironov I., Raghunathan A., Talwar K., et al. Scalable Private Learning with Pate. 2018. DOI: 10.48550/arXiv.1802.08908
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <mixed-citation>
          Geyer R. C., Klein T., Nabi M. Differentially Private Federated Learning: A Client Level Perspective. 2017. DOI: 10.48550/arXiv.1712.07557
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <mixed-citation>
          Gentry C. Fully Homomorphic Encryption Using Ideal Lattices // Proceedings of the Forty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing. 2009. PP. 169-178. DOI: 10.1145/1536414.1536440
        </mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>