Deep Neural Networks (DNN) have been shown to be vulnerable to adversarial examples. Adversarial training (AT) is a popular and effective strategy to defend against adversarial attacks. Recent works (Benz et al., 2020; Xu et al., 2021; Tian et al., 2021) have shown that a robust model well-trained by AT exhibits a remarkable robustness disparity among classes, and propose various methods to obtain consistent robust accuracy across classes. Unfortunately, these methods sacrifice a good deal of the average robust accuracy. Accordingly, this paper proposes a novel framework of worst-class adversarial training and leverages no-regret dynamics to solve this problem. Our goal is to obtain a classifier with great performance on worst-class and sacrifice just a little average robust accuracy at the same time. We then rigorously analyze the theoretical properties of our proposed algorithm, and the generalization error bound in terms of the worst-class robust risk. Furthermore, we propose a measurement to evaluate the proposed method in terms of both the average and worst-class accuracies. Experiments on various datasets and networks show that our proposed method outperforms the state-of-the-art approaches.


翻译:深度神经网络(DNN)已被证明易受对抗样本攻击。对抗训练(AT)是一种广受欢迎且有效的防御对抗攻击的策略。近期研究(Benz等人,2020;Xu等人,2021;Tian等人,2021)表明,经AT充分训练的鲁棒模型在各类别间存在显著的鲁棒性差异,并提出了多种方法以实现各类别间一致的鲁棒精度。然而,这些方法会牺牲大量的平均鲁棒精度。为此,本文提出了一种新的最差类别对抗训练框架,并利用无遗憾动态(no-regret dynamics)来解决这一问题。我们的目标是获得一个在最差类别上表现优异、同时仅牺牲少量平均鲁棒精度的分类器。接着,我们严格分析了所提算法的理论性质,以及关于最差类别鲁棒风险的泛化误差界。此外,我们提出了一种衡量标准,用于从平均精度和最差类别精度两方面评估所提方法。在多种数据集和网络上的实验表明,我们的方法优于现有最先进的方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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 · 2013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 · 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 · 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3月31日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23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
0+阅读 · 9分钟前
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:50
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
2+阅读 · 今天13:33
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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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 · 2013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 · 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 · 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