Certified defenses against adversarial attacks offer formal guarantees on the robustness of a model, making them more reliable than empirical methods such as adversarial training, whose effectiveness is often later reduced by unseen attacks. Still, the limited certified robustness that is currently achievable has been a bottleneck for their practical adoption. Gowal et al. and Wang et al. have shown that generating additional training data using state-of-the-art diffusion models can considerably improve the robustness of adversarial training. In this work, we demonstrate that a similar approach can substantially improve deterministic certified defenses. In addition, we provide a list of recommendations to scale the robustness of certified training approaches. One of our main insights is that the generalization gap, i.e., the difference between the training and test accuracy of the original model, is a good predictor of the magnitude of the robustness improvement when using additional generated data. Our approach achieves state-of-the-art deterministic robustness certificates on CIFAR-10 for the $\ell_2$ ($\epsilon = 36/255$) and $\ell_\infty$ ($\epsilon = 8/255$) threat models, outperforming the previous best results by $+3.95\%$ and $+1.39\%$, respectively. Furthermore, we report similar improvements for CIFAR-100.


翻译:针对对抗攻击的认证防御方法能够为模型鲁棒性提供形式化保证,相较于对抗训练等经验性方法(其有效性常因未见攻击而降低)更为可靠。然而,当前可实现的有限认证鲁棒性一直是其实际应用的主要瓶颈。Gowal等人与Wang等人的研究表明,利用最先进的扩散模型生成额外训练数据可显著提升对抗训练的鲁棒性。本文证明类似方法能有效改善确定性认证防御的性能。此外,我们提出一系列建议以扩展认证训练方法的鲁棒性规模。核心发现之一是:泛化差距(即原始模型训练精度与测试精度之差)可作为使用额外生成数据时鲁棒性提升幅度的良好预测指标。我们的方法在CIFAR-10数据集上针对$\ell_2$($\epsilon = 36/255$)和$\ell_\infty$($\epsilon = 8/255$)威胁模型取得了最先进的确定性鲁棒性认证,分别以$+3.95\%$和$+1.39\%$的优势超越先前最佳结果。此外,我们在CIFAR-100数据集上也报告了类似的性能提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+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
106+阅读 · 2019年10月9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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+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
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3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
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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月2日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
面向2027年及未来的海军情报改革
专知会员服务
0+阅读 · 24分钟前
综述 | Self-Evolving Coding Agents:自进化编程智能体
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:16
美海军陆战队将三型无人机整合入统一战场网络
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:39
《无人机蜂群:释放人类-蜂群编队的潜能》
专知会员服务
4+阅读 · 今天9:12
《战略战术化:一项综合性述评》
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:08
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+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
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关论文
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
0+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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员