Contrastive Language-Image Pre-training (CLIP) on large image-caption datasets has achieved remarkable success in zero-shot classification and enabled transferability to new domains. However, CLIP is extremely more vulnerable to targeted data poisoning and backdoor attacks, compared to supervised learning. Perhaps surprisingly, poisoning 0.0001% of CLIP pre-training data is enough to make targeted data poisoning attacks successful. This is four orders of magnitude smaller than what is required to poison supervised models. Despite this vulnerability, existing methods are very limited in defending CLIP models during pre-training. In this work, we propose a strong defense, SAFECLIP, to safely pre-train CLIP against targeted data poisoning and backdoor attacks. SAFECLIP warms up the model by applying unimodal contrastive learning (CL) on image and text modalities separately. Then, it carefully divides the data into safe and risky subsets. SAFECLIP trains on the risky data by applying unimodal CL to image and text modalities separately, and trains on the safe data using the CLIP loss. By gradually increasing the size of the safe subset during the training, SAFECLIP effectively breaks targeted data poisoning and backdoor attacks without harming the CLIP performance. Our extensive experiments show that SAFECLIP decrease the attack success rate of targeted data poisoning attacks from 93.75% to 0% and that of the backdoor attacks from 100% to 0%, without harming the CLIP performance on various datasets.


翻译:对比语言-图像预训练(CLIP)在大规模图像-文本数据集上已取得零样本分类的显著成功,并展现出向新领域迁移的能力。然而,相较于监督学习,CLIP对目标数据投毒和后门攻击的脆弱性极为突出。令人惊讶的是,仅需污染CLIP预训练数据的0.0001%即可成功实施目标数据投毒攻击——这一比例比污染监督模型所需的数据量低了四个数量级。尽管存在这一弱点,现有方法在预训练阶段防御CLIP模型的能力十分有限。本文提出一种强效防御方法SAFECLIP,用于安全预训练CLIP以抵御目标数据投毒和后门攻击。SAFECLIP首先通过分别对图像和文本模态应用单模态对比学习(CL)来预热模型,随后将数据谨慎划分为安全子集与风险子集。针对风险数据,该方法分别对图像和文本模态应用单模态CL;针对安全数据,则使用CLIP损失进行训练。通过训练过程中逐步扩大安全子集的规模,SAFECLIP在不损害CLIP性能的前提下有效瓦解目标数据投毒与后门攻击。大量实验表明,SAFECLIP可将目标数据投毒攻击的成功率从93.75%降至0%,后门攻击的成功率从100%降至0%,同时在各数据集上保持CLIP性能不变。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
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 · 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
Anomalous Instance Detection in Deep Learning: A Survey
VIP会员
最新内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
6+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
10+阅读 · 6月24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
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 · 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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员