Model attribution is a critical component of deep neural networks (DNNs) for its interpretability to complex models. Recent studies bring up attention to the security of attribution methods as they are vulnerable to attribution attacks that generate similar images with dramatically different attributions. Existing works have been investigating empirically improving the robustness of DNNs against those attacks; however, none of them explicitly quantifies the actual deviations of attributions. In this work, for the first time, a constrained optimization problem is formulated to derive an upper bound that measures the largest dissimilarity of attributions after the samples are perturbed by any noises within a certain region while the classification results remain the same. Based on the formulation, different practical approaches are introduced to bound the attributions above using Euclidean distance and cosine similarity under both $\ell_2$ and $\ell_\infty$-norm perturbations constraints. The bounds developed by our theoretical study are validated on various datasets and two different types of attacks (PGD attack and IFIA attribution attack). Over 10 million attacks in the experiments indicate that the proposed upper bounds effectively quantify the robustness of models based on the worst-case attribution dissimilarities.


翻译:模型属性是深神经网络(DNNs)的一个关键组成部分,因为它可以解释复杂的模型。最近的研究使人们注意到归属方法的安全性,因为这些方法很容易受到归属攻击,而归属攻击则产生不同特性的类似图像。现有工作一直在从经验上研究如何提高指定NNs抵御这些攻击的稳健性;然而,没有一项工作明确量化属性的实际偏差。在这项工作中,首次形成了一个有限的优化问题,以得出一个上限,即测量在样品被某一区域内的任何噪音干扰后的最大差异性,而分类结果则保持不变。根据这一公式,采用了不同的实用方法,将上述属性与Euclidean距离和相近性联系起来,在$_2美元和$\ellinfty$-norm perturbation限制下,但其中没有一项明确量化这些属性的实际偏差。我们的理论研究所形成的界限是对各种数据集和两种不同类型的攻击(PGD攻击和IFIA的归属攻击)进行验证。在实验中,1 000多万次以上的攻击表明,根据最差的模型,最差的归属有效地量化了最差的模型。</s>

0
下载
关闭预览

相关内容

NeurlPS 2022 | 自然语言处理相关论文分类整理
专知会员服务
47+阅读 · 2022年10月2日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
3+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 2012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
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月21日
Arxiv
10+阅读 · 2021年11月3日
Arxiv
38+阅读 · 2021年8月31日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
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
3+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 2012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