Diabetic Retinopathy (DR) is a prevalent illness associated with Diabetes which, if left untreated, can result in irreversible blindness. Deep Learning based systems are gradually being introduced as automated support for clinical diagnosis. Since healthcare has always been an extremely important domain demanding error-free performance, any adversaries could pose a big threat to the applicability of such systems. In this work, we use Universal Adversarial Perturbations (UAPs) to quantify the vulnerability of Medical Deep Neural Networks (DNNs) for detecting DR. To the best of our knowledge, this is the very first attempt that works on attacking complete fine-grained classification of DR images using various UAPs. Also, as a part of this work, we use UAPs to fine-tune the trained models to defend against adversarial samples. We experiment on several models and observe that the performance of such models towards unseen adversarial attacks gets boosted on average by $3.41$ Cohen-kappa value and maximum by $31.92$ Cohen-kappa value. The performance degradation on normal data upon ensembling the fine-tuned models was found to be statistically insignificant using t-test, highlighting the benefits of UAP-based adversarial fine-tuning.


翻译:糖尿病视网膜病变(DR)是与糖尿病相关的常见疾病,若未及时治疗,可能导致不可逆的失明。基于深度学习(Deep Learning)的系统正逐步被引入作为临床诊断的自动化辅助手段。由于医疗领域始终要求零误差性能,任何对抗样本(adversaries)都可能对此类系统的适用性构成重大威胁。本文采用通用对抗扰动(Universal Adversarial Perturbations, UAPs)量化医学深度神经网络(DNNs)在检测DR时的脆弱性。据我们所知,这是首次尝试利用多种UAPs对DR图像的完整细粒度分类实施攻击。此外,作为本研究的一部分,我们利用UAPs对已训练模型进行微调(fine-tune)以防御对抗样本。我们在多个模型上进行实验,观察到这些模型面对未知对抗攻击的性能平均提升$3.41$ Cohen-kappa值,最高提升$31.92$ Cohen-kappa值。通过t检验发现,集成微调模型后正常数据上的性能下降在统计上不显著,这凸显了基于UAP的对抗微调的优势。

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
【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
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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
2+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
A Survey on Deep Learning for Named Entity Recognition
Arxiv
26+阅读 · 2020年3月13日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
5+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
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
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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
2+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员