Fugu-MT 論文翻訳(概要): TSFool: Crafting Highly-Imperceptible Adversarial Time Series through Multi-Objective Attack

論文の概要: TSFool: Crafting Highly-Imperceptible Adversarial Time Series through Multi-Objective Attack

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.06388v3
Date: Wed, 13 Mar 2024 07:50:44 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-03-14 19:26:29.117628
Title: TSFool: Crafting Highly-Imperceptible Adversarial Time Series through Multi-Objective Attack
Title（参考訳）: TSFool: 高い非知覚の逆数時系列を制作する多目的攻撃
Authors: Yanyun Wang, Dehui Du, Haibo Hu, Zi Liang and Yuanhao Liu
Abstract要約: TSFoolと呼ばれる効率的な手法を提案する。中心となる考え方は、「カモフラージュ係数」(Camouflage Coefficient)と呼ばれる新しい大域的な最適化目標であり、クラス分布から反対サンプルの非受容性を捉えるものである。 11のUCRデータセットとUEAデータセットの実験では、TSFoolは6つのホワイトボックスと3つのブラックボックスベンチマークアタックを著しく上回っている。
参考スコア（独自算出の注目度）: 6.698263855886704
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Recent years have witnessed the success of recurrent neural network (RNN) models in time series classification (TSC). However, neural networks (NNs) are vulnerable to adversarial samples, which cause real-life adversarial attacks that undermine the robustness of AI models. To date, most existing attacks target at feed-forward NNs and image recognition tasks, but they cannot perform well on RNN-based TSC. This is due to the cyclical computation of RNN, which prevents direct model differentiation. In addition, the high visual sensitivity of time series to perturbations also poses challenges to local objective optimization of adversarial samples. In this paper, we propose an efficient method called TSFool to craft highly-imperceptible adversarial time series for RNN-based TSC. The core idea is a new global optimization objective known as "Camouflage Coefficient" that captures the imperceptibility of adversarial samples from the class distribution. Based on this, we reduce the adversarial attack problem to a multi-objective optimization problem that enhances the perturbation quality. Furthermore, to speed up the optimization process, we propose to use a representation model for RNN to capture deeply embedded vulnerable samples whose features deviate from the latent manifold. Experiments on 11 UCR and UEA datasets showcase that TSFool significantly outperforms six white-box and three black-box benchmark attacks in terms of effectiveness, efficiency and imperceptibility from various perspectives including standard measure, human study and real-world defense.
Abstract（参考訳）: 近年、時系列分類(TSC)におけるリカレントニューラルネットワーク(RNN)モデルの成功を目撃している。しかし、ニューラルネットワーク(NN)は敵のサンプルに弱いため、現実の敵攻撃を引き起こし、AIモデルの堅牢性を損なう。現在までに、ほとんどの攻撃はフィードフォワードNNや画像認識タスクをターゲットとしているが、RNNベースのTSCではうまく機能しない。これはRNNのサイクル計算によるものであり、直接モデルの微分を妨げている。さらに、摂動に対する時系列の高視覚感度は、対向サンプルの局所的な客観的最適化にも課題をもたらす。本稿では,TSFool と呼ばれる効率的な手法を提案する。中心となる考え方は、「カモフラージュ係数」(Camouflage Coefficient)と呼ばれる新しい大域的な最適化目標であり、クラス分布から反対サンプルの非受容性を捉えるものである。そこで本研究では, 対向攻撃問題を多目的最適化問題に還元し, 摂動品質を向上する。さらに, 最適化過程を高速化するために, RNNの表現モデルを用いて, 潜在多様体から特徴が逸脱した, 深く埋め込まれた脆弱なサンプルを捕捉する。 11のUCRデータセットとUEAデータセットの実験では、TSFoolは6つのホワイトボックスと3つのブラックボックスベンチマークを、標準測度、人間の研究、現実世界の防衛など、さまざまな観点から、有効性、効率、認識不能性の観点から大きく上回っている。

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