Deep neural networks are vulnerable to adversarial attacks. Most $L_{0}$-norm based white-box attacks craft perturbations by the gradient of models to the input. Since the computation cost and memory limitation of calculating the Hessian matrix, the application of Hessian or approximate Hessian in white-box attacks is gradually shelved. In this work, we note that the sparsity requirement on perturbations naturally lends itself to the usage of Hessian information. We study the attack performance and computation cost of the attack method based on the Hessian with a limited number of perturbation pixels. Specifically, we propose the Limited Pixel BFGS (LP-BFGS) attack method by incorporating the perturbation pixel selection strategy and the BFGS algorithm. Pixels with top-k attribution scores calculated by the Integrated Gradient method are regarded as optimization variables of the LP-BFGS attack. Experimental results across different networks and datasets demonstrate that our approach has comparable attack ability with reasonable computation in different numbers of perturbation pixels compared with existing solutions.


翻译:深度神经网络易受对抗攻击侵害。大多数基于$L_{0}$范数的白盒攻击通过模型对输入的梯度来构建扰动。由于计算Hessian矩阵的计算成本和内存限制,Hessian或近似Hessian在白盒攻击中的应用逐渐被搁置。本研究发现,扰动的稀疏性要求天然适合利用Hessian信息。我们研究了基于有限扰动像素的Hessian攻击方法的攻击性能与计算成本。具体而言,通过结合扰动像素选择策略与BFGS算法,我们提出了有限像素BFGS(LP-BFGS)攻击方法。通过积分梯度方法计算出的前k个贡献度分数最高的像素被视为LP-BFGS攻击的优化变量。在不同网络与数据集上的实验结果表明,与现有方案相比,我们的方法在扰动像素数量不同时,能以合理的计算开销达到相当的攻击能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
49+阅读 · 2020年7月4日
必读的7篇 IJCAI 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
92+阅读 · 2020年1月10日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【CNN】一文读懂卷积神经网络CNN
产业智能官
18+阅读 · 2018年1月2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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
3+阅读 · 2013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
0+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
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月23日
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
3+阅读 · 2013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
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员