Privacy Protection in the Era of Big Data and Artificial Intelligence

dc.contributor.authorZITOUNI , Taha Abdelmoudjib
dc.contributor.authorDJELAOUDJI , Abdelouahab
dc.contributor.authorHADI , Fairouz Supervisor
dc.date.accessioned2026-09-28T13:24:18Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractThe rapid growth of Big Data and Artificial Intelligence has significantly increased the collection and analysis of personal data, raising important privacy concerns in-cluding re-identification, membership inference, and model inversion attacks. Single-technique approaches such as anonymisation or Differential Privacy applied indepen-dently offer limited protection against adversaries possessing auxiliary background knowledge. This thesis investigates a hybrid approach combining k-Anonymity and Differential Privacy (ε-DP) on the UCI Adult Income dataset, where k-Anonymity first reduces re-identification risks through quasi-identifier generalisation and equiva-lence class formation, followed by Differential Privacy mechanisms based on Laplace noise and Randomised Response with varying privacy budgets. A LinearSVC classifier is trained and evaluated using accuracy, precision, recall, and F1-score. k-Anonymity (k = 5) achieves F1 = 64.20% versus 53.58% for the unprotected base-line, confirmed by 5-fold cross-validation, and attributable to feature space compression and implicit regularisation rather than data leakage. Differential Privacy alone sub-stantially reduces model utility at strong privacy budgets, while the hybrid approach outperforms it: at ε = 1.0, the hybrid reaches F1 = 58.33% compared to 32.43% for Differential Privacy on raw data, suggesting that k-Anonymity preprocessing reduces noise sensitivity and improves model stability. The study highlights the potential benefits of combining structural anonymisation with statistical privacy mechanisms in privacy-preserving machine learning, while discussing the limitations of the proposed approach and the trade-off between privacy protection and model utility.
dc.description.sponsorshipLa croissance rapide du Big Data et de l’Intelligence Artificielle a accru la col-lecte et l’analyse des données personnelles, soulevant des préoccupations de vie privée telles que les attaques de ré-identification, d’inférence d’appartenance et d’inversion de modèle. Les approches reposant sur une seule technique de protection, comme l’anonymisation ou la confidentialité différentielle appliquées indépendamment, offrent une protection limitée contre des adversaires disposant de connaissances auxiliaires. Ce mémoire étudie une approche hybride combinant le k-anonymat et la confidentialité différentielle (ε-DP) sur le jeu de données UCI Adult Income, où le k-anonymat réduit d’abord les risques de ré-identification par la généralisation des quasi-identifiants et la formation de classes d’équivalence, suivi de mécanismes de confidentialité différentielle fondés sur le bruit de Laplace et la réponse aléatoire. Un classificateur LinearSVC est évalué selon la précision, le rappel et le score F1. Le k-anonymat (k = 5) atteint F1 = 64,20% contre 53,58% pour la référence non protégée, confirmé par une validation croisée à 5 plis ; ce résultat est attribuable à la compression de l’espace des caractéristiques et à une régularisation implicite, et non à une fuite de données. La confidentialité différentielle seule réduit considérablement l’utilité à des budgets stricts, tandis que l’approche hybride la surpasse : pour ε = 1,0, le modèle hybride atteint F1 = 58,33% contre 32,43% pour la confidentialité différentielle seule, suggérant que le prétraitement par k-anonymat réduit la sensibilité au bruit et améliore la stabilité du modèle. L’étude met en évidence les avantages de la combinai-son de mécanismes d’anonymisation structurelle et de protection statistique de la vie privée, tout en discutant des limitations de l’approche proposée et du compromis entre protection de la vie privée et utilité du modèle.
dc.identifier.otherMAI/1081
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/2997
dc.language.isoen
dc.publisherSetif 1 Unuversity Ferhat Abbas . Faculty of Sciences
dc.subjectPrivacy-preserving machine learning
dc.subjectK-anonymity
dc.subjectDifferential privacy
dc.subjectRe-identification
dc.subjectMembership inference attack
dc.subjectGDPR
dc.subjectBig Data
dc.subjectArtificial intelligence
dc.titlePrivacy Protection in the Era of Big Data and Artificial Intelligence
dc.typeThesis

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