Neural network (NN) verification aims to formally verify properties of NNs, which is crucial for ensuring the behavior of NN-based models in safety-critical applications. In recent years, the community has developed many NN verifiers and benchmarks to evaluate them. However, existing benchmarks typically lack ground-truth for hard instances where no current verifier can verify the property and no counterexample can be found. This makes it difficult to validate the soundness of a verifier, when it claims verification on such challenging instances that no other verifier can handle. In this work, we develop a new benchmark for NN verification, named "SoundnessBench", specifically for testing the soundness of NN verifiers. SoundnessBench consists of instances with deliberately inserted counterexamples that are hidden from adversarial attacks commonly used to find counterexamples. Thereby, it can identify false verification claims when hidden counterexamples are known to exist. We design a training method to produce NNs with hidden counterexamples and systematically construct our SoundnessBench with instances across various model architectures, activation functions, and input data. We demonstrate that our training effectively produces hidden counterexamples and our SoundnessBench successfully identifies bugs in state-of-the-art NN verifiers. Our code is available at https://github.com/MVP-Harry/SoundnessBench and our benchmark is available at https://huggingface.co/datasets/SoundnessBench/SoundnessBench.


翻译:神经网络(NN)验证旨在形式化验证神经网络的属性,这对于确保基于神经网络的模型在安全关键应用中的行为至关重要。近年来,研究社区已开发出许多神经网络验证器及用于评估它们的基准。然而,现有基准通常缺乏对于困难实例的真实标注,这些实例是目前任何验证器都无法验证属性且无法找到反例的情况。这使得当验证器声称能够处理其他验证器无法应对的此类挑战性实例时,难以验证其可靠性。在本工作中,我们开发了一个名为“SoundnessBench”的神经网络验证新基准,专门用于测试神经网络验证器的可靠性。SoundnessBench包含一系列经过精心设计、植入了反例的实例,这些反例对常用于寻找反例的对抗性攻击具有隐蔽性。因此,当已知存在隐藏反例时,该基准能够识别错误的验证声明。我们设计了一种训练方法,以生成具有隐藏反例的神经网络,并系统性地构建了SoundnessBench,涵盖不同模型架构、激活函数和输入数据的实例。我们证明了我们的训练方法能有效产生隐藏反例,且SoundnessBench成功识别了当前最先进神经网络验证器中的缺陷。我们的代码可在https://github.com/MVP-Harry/SoundnessBench获取,基准数据集可在https://huggingface.co/datasets/SoundnessBench/SoundnessBench访问。

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
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
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
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
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
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
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
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