Fugu-MT 論文翻訳(概要): Self-Supervised Adversarial Example Detection by Disentangled Representation

論文の概要: Self-Supervised Adversarial Example Detection by Disentangled Representation

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.03689v2
Date: Wed, 12 May 2021 12:37:42 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2021-05-13 12:36:45.176906
Title: Self-Supervised Adversarial Example Detection by Disentangled Representation
Title（参考訳）: アンタングル表現による自己教師付き逆例検出
Authors: Zhaoxi Zhang, Leo Yu Zhang, Xufei Zheng, Shengshan Hu, Jinyu Tian, Jiantao Zhou
Abstract要約: 判別器ネットワークが支援するオートエンコーダを,正しくペア化されたクラス/セマンティクス特徴と誤ったペアのクラス/セマンティクス特徴の両方から訓練し,良性と反例を再構築する。これは逆例の振る舞いを模倣し、オートエンコーダの不要な一般化能力を減らすことができる。本手法は,最先端の自己監視検出手法と比較して,様々な測定結果において優れた性能を示す。
参考スコア（独自算出の注目度）: 16.98476232162835
License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Abstract: Deep learning models are known to be vulnerable to adversarial examples that are elaborately designed for malicious purposes and are imperceptible to the human perceptual system. Autoencoder, when trained solely over benign examples, has been widely used for (self-supervised) adversarial detection based on the assumption that adversarial examples yield larger reconstruction error. However, because lacking adversarial examples in its training and the too strong generalization ability of autoencoder, this assumption does not always hold true in practice. To alleviate this problem, we explore to detect adversarial examples by disentangled representations of images under the autoencoder structure. By disentangling input images as class features and semantic features, we train an autoencoder, assisted by a discriminator network, over both correctly paired class/semantic features and incorrectly paired class/semantic features to reconstruct benign and counterexamples. This mimics the behavior of adversarial examples and can reduce the unnecessary generalization ability of autoencoder. Compared with the state-of-the-art self-supervised detection methods, our method exhibits better performance in various measurements (i.e., AUC, FPR, TPR) over different datasets (MNIST, Fashion-MNIST and CIFAR-10), different adversarial attack methods (FGSM, BIM, PGD, DeepFool, and CW) and different victim models (8-layer CNN and 16-layer VGG). We compare our method with the state-of-the-art self-supervised detection methods under different adversarial attacks and different victim models (30 attack settings), and it exhibits better performance in various measurements (AUC, FPR, TPR) for most attacks settings. Ideally, AUC is $1$ and our method achieves $0.99+$ on CIFAR-10 for all attacks. Notably, different from other Autoencoder-based detectors, our method can provide resistance to the adaptive adversary.
Abstract（参考訳）: 深層学習モデルは、悪意のある目的のために精巧に設計され、人間の知覚システムには受け入れられない敵の例に弱いことが知られている。 autoencoderは、良質な例だけを訓練すると、敵の例がより大きな再構成エラーをもたらすという仮定に基づいて、(監視された)敵検出に広く使われている。しかし、訓練における逆例の欠如やオートエンコーダの強大な一般化能力のため、この仮定は実際には必ずしも成り立たない。この問題を軽減するために,オートエンコーダ構造下の画像の絡み合った表現を用いて,逆例を検出する。入力画像をクラスの特徴や意味的特徴として切り離すことで,識別器ネットワークが支援するオートエンコーダを,正しくペア化されたクラス/セマンティック特徴と誤ってペア化されたクラス/セマンティック特徴の両方でトレーニングし,良さと反例を再構築する。これは逆例の振る舞いを模倣し、オートエンコーダの不要な一般化能力を減らすことができる。現状の自己監視検出手法と比較して,本手法は,異なるデータセット(MNIST, Fashion-MNIST, CIFAR-10),異なる敵攻撃手法(FGSM, BIM, PGD, DeepFool, CW),および異なる犠牲者モデル(8層CNN, 16層VGG)に対して,より優れた性能を示す。本手法は, 対人攻撃と異なる被害者モデル(30件の攻撃設定)下での最先端の自己監視検出手法と比較し, 多くの攻撃設定において, 各種測定(AUC, FPR, TPR)において優れた性能を示す。理想的には、AUCは1ドルであり、我々の方法はすべての攻撃に対してCIFAR-10で0.99+$を達成する。特に、他のオートエンコーダベースの検出器とは異なり、我々の手法は適応的な敵に対する抵抗を与えることができる。

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