A CASE FOR DOMAIN-INDEPENDENT DETERMINISTIC MULTIAGENT

The notion of planning using multiple agents has been around since the very beginning of planning itself. It has been approached from various viewpoints especially in the multiagent systems community. Recently, domain-independent multiagent planning has gained more attention also in the automated planning community. In this paper, we shortly present the current state of the art, question some aspects of the research field and discuss the rising challenges

Efficient approaches for multi-agent planning

Multi-agent planning (MAP) deals with planning systems that reason on long-term goals by multiple collaborative agents which want to maintain privacy on their knowledge. Recently, new MAP techniques have been devised to provide efficient solutions. Most approaches expand distributed searches using modified planners, where agents exchange public information. They present two drawbacks: they are planner-dependent; and incur a high communication cost. Instead, we present two algorithms whose search processes are monolithic (no communication while individual planning) and MAP tasks are compiled such that they are planner-independent (no programming effort needed when replacing the base planner). Our two approaches first assign each public goal to a subset of agents. In the first distributed approach, agents iteratively solve problems by receiving plans, goals and states from previous agents. After generating new plans by reusing previous agents' plans, they share the new plans and some obfuscated private information with the following agents. In the second centralized approach, agents generate an obfuscated version of their problems to protect privacy and then submit it to an agent that performs centralized planning. The resulting approaches are efficient, outperforming other state-of-the-art approaches.This work has been partially supported by MICINN projects TIN2008-06701-C03-03, TIN2011-27652-C03-02 and TIN2014-55637-C2-1-R

Privacy-preserving distributed data mining

This thesis is concerned with privacy-preserving distributed data mining algorithms. The main challenges in this setting are inference attacks and the formation of collusion groups. The inference problem is the reconstruction of sensitive data by attackers from non-sensitive sources, such as intermediate results, exchanged messages, or public information. Moreover, in a distributed scenario, malicious insiders can organize collusion groups to deploy more effective inference attacks. This thesis shows that existing privacy measures do not adequately protect privacy against inference and collusion. Therefore, in this thesis, new measures based on information theory are developed to overcome the identiffied limitations. Furthermore, a new distributed data clustering algorithm is presented. The clustering approach is based on a kernel density estimates approximation that generates a controlled amount of ambiguity in the density estimates and provides privacy to original data. Besides, this thesis also introduces the first privacy-preserving algorithms for frequent pattern discovery in a distributed time series. Time series are transformed into a set of n-dimensional data points and finding frequent patterns reduced to finding local maxima in the n-dimensional density space. The proposed algorithms are linear in the size of the dataset with low communication costs, validated by experimental evaluation using different datasets.Diese Arbeit befasst sich mit vertraulichkeitsbewahrendem Data Mining in verteilten Umgebungen mit Schwerpunkt auf ausgewählten N-Agenten-Angriffsszenarien für das Inferenzproblem im Data-Clustering und der Zeitreihenanalyse. Dabei handelt es sich um Angriffe von einzelnen oder Teilgruppen von Agenten innerhalb einer verteilten Data Mining-Gruppe oder von einem einzelnen Agenten außerhalb dieser Gruppe. Zunächst werden in dieser Arbeit zwei neue Privacy-Maße vorgestellt, die im Gegensatz zu bislang existierenden, die im verteilten Data Mining allgemein geforderte Eigenschaften zur Vertraulichkeitsbewahrung erfüllen und bei denen sich der gemessene Grad der Vertraulichkeit auf die verwendete Datenanalysemethode und die Anzahl von Angreifern bezieht. Für den Zweck eines vertraulichkeitsbewahrenden, verteilten Data-Clustering wird ein neues Kernel-Dichteabschätzungsbasiertes Verfahren namens KDECS vorgestellt. KDECS verwendet eine Approximation der originalen, lokalen Kernel-Dichteschätzung, so dass die ursprünglichen Daten anderer Agenten in der Data Mining-Gruppe mit einer höheren Wahrscheinlichkeit als einem hierfür vorgegebenen Wert nicht mehr zu rekonstruieren sind. Das Verfahren ist nachweislich sicherer als Data-Clustering mit generativen Mixture Modellen und SMC-basiert sicherem k-means Data-Clustering. Zusätzlich stellen wir neue Verfahren, namens DPD-TS, DPD-HE und DPDFS, für eine vertraulichkeitsbewahrende, verteilte Mustererkennung in Zeitreihen vor, deren Komplexität und Sicherheitsgrad wir mit den zuvor erwähnten neuen Privacy-Maßen analysieren. Dabei hängt ein von einzelnen Agenten einer Data Mining-Gruppe jeweils vorgegebener, minimaler Sicherheitsgrad von DPD-TS und DPD-FS nur von der Dimensionsreduktion der Zeitreihenwerte und ihrer Diskretisierung ab und kann leicht überprüft werden. Einen noch besseren Schutz von sensiblen Daten bietet das Verfahren DPD HE mit Hilfe von homomorpher Verschlüsselung. Neben der theoretischen Analyse wurden die experimentellen Leistungsbewertungen der entwickelten Verfahren mit verschiedenen, öffentlich verfügbaren Datensätzen durchgeführt

Proceedings of the 2019 Joint Workshop of Fraunhofer IOSB and Institute for Anthropomatics, Vision and Fusion Laboratory

In 2019 fand wieder der jährliche Workshop des Fraunhofer IOSB und des Lehrstuhls für Interaktive Echtzeitsysteme des Karlsruher Insitut für Technologie statt. Die Doktoranden beider Institutionen präsentierten den Fortschritt ihrer Forschung in den Themen Maschinelles Lernen, Machine Vision, Messtechnik, Netzwerksicherheit und Usage Control. Die Ideen dieses Workshops sind in diesem Buch gesammelt in der Form technischer Berichte