論文の概要: Dual-Locking Learned AI Models: A PIN-Based Sparse QIM Watermarking and Adaptive Index Permutation Approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.22981v1
- Date: Sat, 19 Sep 2026 12:24:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-23 18:04:03.920327
- Title: Dual-Locking Learned AI Models: A PIN-Based Sparse QIM Watermarking and Adaptive Index Permutation Approach
- Title(参考訳): デュアルロック学習AIモデル:PINに基づくスパースQIM透かしと適応インデックス置換アプローチ
- Abstract要約: 本稿では、鍵駆動型インデックス置換とPINに基づく透かしを組み合わせたトレーニングニューラルネットワークの二重ロック手法を提案する。
次に、ロバストなブラインド二項透かしは、それらの量子化値を変調し、ネットワークをユーザ定義のPINに結合することでバイアス係数に埋め込まれる。
逆置換は元のモデルの精度を完全に復元するが、埋め込みされた透かしは認識できないままであり、キーアソシエーションとモデルオーサシップの盲目検証を可能にする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We present a dual-locking method for securing trained neural networks that combines key-driven index permutation with PIN-based watermarking based on Sparse Quantization Index Modulation (QIM). Cryptographic randomness is introduced by independently applying a uniform random permutation to each row of adaptively selected index vectors. A robust blind binary watermark is then embedded into the bias coefficients by modulating their quantized values, binding the network to a user-defined Personal Identification Number (PIN). Without the correct key, the network retains its architecture but becomes functionally impaired due to disrupted internal representations. Inverse permutation fully restores the original model accuracy, while the embedded watermark remains imperceptible and enables blind verification of key association and model authorship. To improve both locking effectiveness and recoverability, an adaptive key selection strategy redistributes high-magnitude weights to low-sensitivity positions and vice versa, increasing degradation in the locked state while preserving full recovery. Experiments on MNIST, CIFAR-10/100, and ImageNet-1K using fully connected networks, ResNet CNNs, and transformer architectures show that locking reduces accuracy below 10\%, and even below 0.5\% for CNNs, while the correct key fully restores performance. The watermark introduces no measurable accuracy degradation and reliably authenticates ownership. Analysis of embedding distributions across CNNs and transformers further indicates potential diagnostic value for identifying undertrained or suboptimally designed models. The proposed approach therefore provides simultaneous model protection, recovery, and ownership verification.
- Abstract(参考訳): 本稿では、鍵駆動型インデックス置換と、スパース量子化指数変調(QIM)に基づくPINベースの透かしを組み合わせた、トレーニングニューラルネットワークの保護のための二重ロック手法を提案する。
適応的に選択されたインデックスベクトルの各行に一様ランダムな置換を独立に適用することにより、暗号ランダム性を導入する。
次に、ロバストなブラインドバイナリの透かしを、それらの量子化された値を変調して、ネットワークをユーザ定義の個人識別番号(PIN)に結合することでバイアス係数に埋め込む。
正しいキーがなければ、ネットワークはアーキテクチャを維持できるが、内部表現が乱れたために機能的に障害となる。
逆置換は元のモデルの精度を完全に復元するが、埋め込みされた透かしは認識できないままであり、キーアソシエーションとモデルオーサシップの盲目検証を可能にする。
ロックの有効性と回復性の両方を改善するため、適応鍵選択戦略は、高マグニチュード重みを低感度位置に再分割し、またその逆も行い、完全回復を保ちながらロック状態の劣化を増大させる。
MNIST、CIFAR-10/100、ImageNet-1Kの完全接続ネットワーク、ResNet CNN、トランスフォーマーアーキテクチャによる実験では、ロックがCNNの精度を10倍以下に低下させ、正しいキーが性能を完全に回復する。
透かしは測定可能な精度劣化を導入せず、確実に所有権を認証する。
CNNとトランスフォーマーにまたがる埋め込み分布の解析は、未学習モデルや最適でないモデルを特定するための潜在的な診断値を示す。
提案手法はモデル保護,リカバリ,オーナシップの同時検証を実現する。
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