論文の概要: GSE: Group-wise Sparse and Explainable Adversarial Attacks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.17434v3
• Date: Mon, 25 Nov 2024 16:23:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-26 14:17:11.781557
• Title: GSE: Group-wise Sparse and Explainable Adversarial Attacks
• Title（参考訳）: GSE:グループワイドスパースと説明可能な敵攻撃
• Authors: Shpresim Sadiku, Moritz Wagner, Sebastian Pokutta,
• Abstract要約: スパース敵は、最小ピクセルの摂動によって、愚かなディープニューラルネットワーク(DNN)を攻撃します。 近年の取り組みは、この標準を核グループノルムのようなスパーシティ正則化器に置き換えて、グループワイドの敵攻撃を作らせている。 本稿では,意味的意味のある画像内のグループワイドアタックを生成する2相アルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.068273625719943
• License:
• Abstract: Sparse adversarial attacks fool deep neural networks (DNNs) through minimal pixel perturbations, often regularized by the $\ell_0$ norm. Recent efforts have replaced this norm with a structural sparsity regularizer, such as the nuclear group norm, to craft group-wise sparse adversarial attacks. The resulting perturbations are thus explainable and hold significant practical relevance, shedding light on an even greater vulnerability of DNNs. However, crafting such attacks poses an optimization challenge, as it involves computing norms for groups of pixels within a non-convex objective. We address this by presenting a two-phase algorithm that generates group-wise sparse attacks within semantically meaningful areas of an image. Initially, we optimize a quasinorm adversarial loss using the $1/2-$quasinorm proximal operator tailored for non-convex programming. Subsequently, the algorithm transitions to a projected Nesterov's accelerated gradient descent with $2-$norm regularization applied to perturbation magnitudes. Rigorous evaluations on CIFAR-10 and ImageNet datasets demonstrate a remarkable increase in group-wise sparsity, e.g., $50.9\%$ on CIFAR-10 and $38.4\%$ on ImageNet (average case, targeted attack). This performance improvement is accompanied by significantly faster computation times, improved explainability, and a $100\%$ attack success rate.
• Abstract（参考訳）: スパース敵は、最小のピクセル摂動を通じて、しばしば$\ell_0$ノルムによって正規化される、愚かなディープニューラルネットワーク(DNN)を攻撃する。 近年の取り組みは、この標準を核グループノルムのような構造的疎度正規化器に置き換えて、集団的にスパースな敵攻撃を作らせている。 結果として生じる摂動は説明可能であり、DNNのより大きな脆弱性に光を当てる、重大な実践的関連性を持っている。 しかし、そのような攻撃を作れば、非凸目的の画素群に対するノルムの計算が伴うため、最適化の課題となる。 画像の意味的に意味のある領域内で集団的にスパース攻撃を発生させる2段階のアルゴリズムを提示することにより、この問題に対処する。 当初,非凸プログラミングに適した1/2-$quasinorm近位演算子を用いて,準項対向損失を最適化した。 その後、アルゴリズムは、摂動等級に2-$norm正規化を適用して、予測されたネステロフの加速勾配降下に遷移する。 CIFAR-10 と ImageNet データセットの厳密な評価は、CIFAR-10 では 50.9\% 、ImageNet では 38.4\% というグループ単位の間隔が著しく増加することを示している(平均的な場合、ターゲット攻撃)。 このパフォーマンス改善には、計算時間を大幅に高速化し、説明可能性を改善し、攻撃成功率を100\%に向上させる。

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