Black-box adversarial attacks have shown strong potential to subvert machine learning models. Existing black-box adversarial attacks craft the adversarial examples by iteratively querying the target model and/or leveraging the transferability of a local surrogate model. Whether such attack can succeed remains unknown to the adversary when empirically designing the attack. In this paper, to our best knowledge, we take the first step to study a new paradigm of adversarial attacks -- certifiable black-box attack that can guarantee the attack success rate of the crafted adversarial examples. Specifically, we revise the randomized smoothing to establish novel theories for ensuring the attack success rate of the adversarial examples. To craft the adversarial examples with the certifiable attack success rate (CASR) guarantee, we design several novel techniques, including a randomized query method to query the target model, an initialization method with smoothed self-supervised perturbation to derive certifiable adversarial examples, and a geometric shifting method to reduce the perturbation size of the certifiable adversarial examples for better imperceptibility. We have comprehensively evaluated the performance of the certifiable black-box attack on CIFAR10 and ImageNet datasets against different levels of defenses. Both theoretical and experimental results have validated the effectiveness of the proposed certifiable attack.


翻译:黑盒对抗攻击在颠覆机器学习模型方面展现出巨大潜力。现有黑盒对抗攻击通过迭代查询目标模型和/或利用本地替代模型的迁移性来生成对抗样本。然而在经验性设计攻击时,攻击者无法预知此类攻击能否成功。本文首次提出一种新型对抗攻击范式——可认证黑盒攻击,该范式能够保证所生成对抗样本的攻击成功率。具体而言,我们改进了随机平滑理论,建立了确保对抗样本攻击成功率的全新理论框架。为生成具有可认证攻击成功率(Certifiable Attack Success Rate, CASR)保证的对抗样本,我们设计了多项创新技术:包括用于查询目标模型的随机查询方法、通过平滑自监督扰动初始化获得可认证对抗样本的方法,以及通过几何移位降低可认证对抗样本扰动幅度以提升隐蔽性的方法。我们在CIFAR10与ImageNet数据集上,针对不同防御强度全面评估了可认证黑盒攻击的性能。理论分析与实验结果均验证了所提可认证攻击的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2021】组合对抗攻击
专知会员服务
51+阅读 · 2021年2月17日
【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
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
3+阅读 · 2022年7月26日
浅聊对比学习(Contrastive Learning)第一弹
PaperWeekly
1+阅读 · 2022年6月10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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月24日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
VIP会员
最新内容
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
8+阅读 · 7月22日
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
15+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
7+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
8+阅读 · 7月20日
相关资讯
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
3+阅读 · 2022年7月26日
浅聊对比学习(Contrastive Learning)第一弹
PaperWeekly
1+阅读 · 2022年6月10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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【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
相关基金
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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员