Despite extraordinary progress, current machine learning systems have been shown to be brittle against adversarial examples: seemingly innocuous but carefully crafted perturbations of test examples that cause machine learning predictors to misclassify. Can we learn predictors robust to adversarial examples? and how? There has been much empirical interest in this contemporary challenge in machine learning, and in this thesis, we address it from a theoretical perspective. In this thesis, we explore what robustness properties can we hope to guarantee against adversarial examples and develop an understanding of how to algorithmically guarantee them. We illustrate the need to go beyond traditional approaches and principles such as empirical risk minimization and uniform convergence, and make contributions that can be categorized as follows: (1) introducing problem formulations capturing aspects of emerging practical challenges in robust learning, (2) designing new learning algorithms with provable robustness guarantees, and (3) characterizing the complexity of robust learning and fundamental limitations on the performance of any algorithm.


翻译:尽管取得了非凡的进展,当前的机器学习系统已被证明对对抗样本是脆弱的:看似无害但精心设计的测试示例扰动会导致机器学习预测器错误分类。我们能否学习出对对抗样本鲁棒的预测器?以及如何实现?对于这一当代机器学习挑战,已有大量实证研究兴趣,而在本论文中,我们从理论视角加以探讨。在本论文中,我们探索了针对对抗样本可以期望保证哪些鲁棒性属性,并深入理解如何从算法上保障这些属性。我们阐明了超越传统方法与原则(如经验风险最小化和一致收敛)的必要性,并做出了可归纳为以下三类的贡献:(1) 引入捕获鲁棒学习中新兴实际挑战的问题形式化;(2) 设计具有可证明鲁棒性保证的新型学习算法;(3) 刻画鲁棒学习的复杂性以及任何算法在性能上的根本局限性。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月2日
Arxiv
15+阅读 · 2023年4月24日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
49+阅读 · 2021年5月9日
An Attentive Survey of Attention Models
Arxiv
44+阅读 · 2020年12月15日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
0+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
5+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
7+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
5+阅读 · 5月29日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月2日
Arxiv
15+阅读 · 2023年4月24日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
49+阅读 · 2021年5月9日
An Attentive Survey of Attention Models
Arxiv
44+阅读 · 2020年12月15日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员