Many future technologies rely on neural networks, but verifying the correctness of their behavior remains a major challenge. It is known that neural networks can be fragile in the presence of even small input perturbations, yielding unpredictable outputs. The verification of neural networks is therefore vital to their adoption, and a number of approaches have been proposed in recent years. In this paper we focus on semidefinite programming (SDP) based techniques for neural network verification, which are particularly attractive because they can encode expressive behaviors while ensuring a polynomial time decision. Our starting point is the DeepSDP framework proposed by Fazlyab et al, which uses quadratic constraints to abstract the verification problem into a large-scale SDP. When the size of the neural network grows, however, solving this SDP quickly becomes intractable. Our key observation is that by leveraging chordal sparsity and specific parametrizations of DeepSDP, we can decompose the primary computational bottleneck of DeepSDP -- a large linear matrix inequality (LMI) -- into an equivalent collection of smaller LMIs. Our parametrization admits a tunable parameter, allowing us to trade-off efficiency and accuracy in the verification procedure. We call our formulation Chordal-DeepSDP, and provide experimental evaluation to show that it can: (1) effectively increase accuracy with the tunable parameter and (2) outperform DeepSDP on deeper networks.


翻译:未来许多技术都依赖于神经网络,但核查其行为的正确性仍然是一项重大挑战。已知神经网络在甚至小的输入扰动的情况下可能很脆弱,从而产生不可预测的产出。因此,对神经网络的核查对采纳这些网络至关重要,近年来提出了若干办法。在本文件中,我们侧重于基于半确定性编程技术,用于神经网络核查,这些技术特别具有吸引力,因为它们能够将表情行为编码,同时确保一个多元时间决定。我们的出发点是Fazlyab et al提出的深SDP框架,该框架利用四面形限制将核查问题纳入大型SDP。但是,当神经网络的规模扩大时,迅速解决SDP的问题变得难以解决。我们的主要观察是,通过利用深SDP的变异性与具体相匹配技术,我们可以将DeepSDP的主要计算瓶颈 -- -- 巨大的线性矩阵不平等(LMI) -- 归入一个类似规模较小的深度LMI网络,其中利用四面形限制将核查问题纳入大型SDP。但是,当神经网络的大小时,我们无法快速的试算的参数显示我们的贸易的精确度。

0
下载
关闭预览

相关内容

神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
169+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员