The ability to fool deep learning classifiers with tiny perturbations of the input has lead to the development of adversarial training in which the loss with respect to adversarial examples is minimized in addition to the training examples. While adversarial training improves the robustness of the learned classifiers, the procedure is computationally expensive, sensitive to hyperparameters and may still leave the classifier vulnerable to other types of small perturbations. In this paper we analyze the adversarial robustness of the 1 Nearest Neighbor (1NN) classifier and compare its performance to adversarial training. We prove that under reasonable assumptions, the 1 NN classifier will be robust to {\em any} small image perturbation of the training images and will give high adversarial accuracy on test images as the number of training examples goes to infinity. In experiments with 45 different binary image classification problems taken from CIFAR10, we find that 1NN outperform TRADES (a powerful adversarial training algorithm) in terms of average adversarial accuracy. In additional experiments with 69 pretrained robust models for CIFAR10, we find that 1NN outperforms almost all of them in terms of robustness to perturbations that are only slightly different from those seen during training. Taken together, our results suggest that modern adversarial training methods still fall short of the robustness of the simple 1NN classifier. our code can be found at https://github.com/amirhagai/On-Adversarial-Training-And-The-1-Nearest-Neighbor-Classifier


翻译:通过微小输入扰动欺骗深度学习分类器的能力,催生了对抗训练的发展——该方法在训练样本基础上,额外最小化对抗样本对应的损失函数。虽然对抗训练能提升学习分类器的鲁棒性,但该过程计算成本高昂、对超参数敏感,且仍可能使分类器易受其他类型微小扰动的影响。本文分析了1近邻(1NN)分类器的对抗鲁棒性,并将其性能与对抗训练进行对比。我们证明在合理假设下,当训练样本数量趋于无穷时,1NN分类器将对训练图像的{\em任何}微小图像扰动保持鲁棒,并在测试图像上实现高对抗准确率。在基于CIFAR10数据集构建的45个二元图像分类任务实验中,我们发现1NN的平均对抗准确率优于TRADES(一种强对抗训练算法)。通过对CIFAR10上69个预训练鲁棒模型的附加实验,我们发现:对于与训练期间所见扰动仅存在细微差异的扰动,1NN的鲁棒性几乎优于所有预训练模型。综合实验结果,我们的研究表明现代对抗训练方法在鲁棒性方面仍不及简单的1NN分类器。相关代码已开源至https://github.com/amirhagai/On-Adversarial-Training-And-The-1-Nearest-Neighbor-Classifier

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
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
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11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
【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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
18+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月15日
VLP: A Survey on Vision-Language Pre-training
Arxiv
11+阅读 · 2022年2月21日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
最新内容
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
0+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:12
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
9+阅读 · 4月25日
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
8+阅读 · 4月25日
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
9+阅读 · 4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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
18+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员