Adversarial training is one of the most effective approaches to improve model robustness against adversarial examples. However, previous works mainly focus on the overall robustness of the model, and the in-depth analysis on the role of each class involved in adversarial training is still missing. In this paper, we propose to analyze the class-wise robustness in adversarial training. First, we provide a detailed diagnosis of adversarial training on six benchmark datasets, i.e., MNIST, CIFAR-10, CIFAR-100, SVHN, STL-10 and ImageNet. Surprisingly, we find that there are remarkable robustness discrepancies among classes, leading to unbalance/unfair class-wise robustness in the robust models. Furthermore, we keep investigating the relations between classes and find that the unbalanced class-wise robustness is pretty consistent among different attack and defense methods. Moreover, we observe that the stronger attack methods in adversarial learning achieve performance improvement mainly from a more successful attack on the vulnerable classes (i.e., classes with less robustness). Inspired by these interesting findings, we design a simple but effective attack method based on the traditional PGD attack, named Temperature-PGD attack, which proposes to enlarge the robustness disparity among classes with a temperature factor on the confidence distribution of each image. Experiments demonstrate our method can achieve a higher attack rate than the PGD attack. Furthermore, from the defense perspective, we also make some modifications in the training and inference phases to improve the robustness of the most vulnerable class, so as to mitigate the large difference in class-wise robustness. We believe our work can contribute to a more comprehensive understanding of adversarial training as well as rethinking the class-wise properties in robust models.


翻译:Adversari 培训是针对对抗性实例提高模型稳健性的最有效方法之一。然而,先前的工作主要侧重于模型的总体稳健性,而对于参与对抗性培训的每个班级的作用的深入分析仍然缺乏。在本文中,我们提议分析在对抗性培训中课堂稳健性。首先,我们详细分析在六个基准数据集,即MNIST、CIFAR-10、CIFAR-100、SVHN、STL-10和图像网上进行的对抗性培训。令人惊讶的是,我们发现各班间存在显著的稳健性差异,导致在强势模式中出现不均/不公平的课堂稳健性。此外,我们不断研究各班间的关系,发现不同攻击性和防御性强性培训方法之间相当一致。 此外,我们观察到,较强的对抗性学习方法能够改善业绩,主要来自对脆弱班级(即较成功的攻击性能较弱的班级)的稳健性能。 令人惊讶的是,我们根据这些有趣的发现,我们设计了一种简单但有效的攻击性攻击性分析方法,从传统的PGI(G)等级)的稳健性分析方法显示,我们最稳健性攻击性攻击性培训方法可以使攻击性变强性变强性变强性能成为我们攻击性攻击性攻击性。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
46+阅读 · 2020年7月4日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
186+阅读 · 2019年10月10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
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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
计算机类 | 国际会议信息7条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年11月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月21日
Arxiv
5+阅读 · 2020年10月22日
Interpretable Adversarial Training for Text
Arxiv
5+阅读 · 2019年5月30日
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
Arxiv
10+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
相关资讯
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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
计算机类 | 国际会议信息7条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年11月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员