Simulated environments are a key piece in the success of Reinforcement Learning (RL), allowing practitioners and researchers to train decision making agents without running expensive experiments on real hardware. Simulators remain a security blind spot, however, enabling adversarial developers to alter the dynamics of their released simulators for malicious purposes. Therefore, in this work we highlight a novel threat, demonstrating how simulator dynamics can be exploited to stealthily implant action-level backdoors into RL agents. The backdoor then allows an adversary to reliably activate targeted actions in an agent upon observing a predefined ``trigger'', leading to potentially dangerous consequences. Traditional backdoor attacks are limited in their strong threat models, assuming the adversary has near full control over an agent's training pipeline, enabling them to both alter and observe agent's rewards. As these assumptions are infeasible to implement within a simulator, we propose a new attack ``Daze'' which is able to reliably and stealthily implant backdoors into RL agents trained for real world tasks without altering or even observing their rewards. We provide formal proof of Daze's effectiveness in guaranteeing attack success across general RL tasks along with extensive empirical evaluations on both discrete and continuous action space domains. We additionally provide the first example of RL backdoor attacks transferring to real, robotic hardware. These developments motivate further research into securing all components of the RL training pipeline to prevent malicious attacks.


翻译:模拟环境是强化学习成功的关键组成部分,它使从业者和研究人员能够训练决策智能体,而无需在真实硬件上运行昂贵的实验。然而,模拟器仍然是一个安全盲点,这使得对抗性开发者能够出于恶意目的改变所发布模拟器的动态。因此,在本工作中,我们强调了一种新的威胁,展示了如何利用模拟器动态将动作级后门隐秘植入强化学习智能体。该后门随后允许攻击者在观察到预定义的“触发器”时可靠地激活智能体中的目标动作,从而导致潜在的危险后果。传统的后门攻击受限于其强大的威胁模型,假设攻击者近乎完全控制智能体的训练流程,能够同时修改和观察智能体的奖励。由于这些假设在模拟器中无法实现,我们提出了一种新的攻击“Daze”,它能够在不修改甚至观察智能体奖励的情况下,将后门可靠且隐秘地植入为现实世界任务训练的强化学习智能体中。我们提供了Daze在保证一般强化学习任务中攻击成功有效性的形式化证明,以及在离散和连续动作空间领域的大量实证评估。此外,我们还首次提出了强化学习后门攻击可转移至真实机器人硬件的示例。这些发展推动了对强化学习训练流程中所有组件进行安全防护的进一步研究,以防止恶意攻击。

0
下载
关闭预览

相关内容

《用于建模系统攻击路径的强化学习环境》
专知会员服务
22+阅读 · 3月5日
面向深度学习的后门攻击及防御研究综述
专知会员服务
12+阅读 · 2025年7月4日
【NTU博士论文】深度学习中的后门:新的威胁与机会
专知会员服务
26+阅读 · 2025年1月31日
《利用深度强化学习实现作战训练场景自动生成》
专知会员服务
39+阅读 · 2025年1月14日
《战斗模拟中的强化学习》
专知会员服务
44+阅读 · 2024年12月10日
面向机器人系统的虚实迁移强化学习综述
专知会员服务
44+阅读 · 2024年2月8日
专知会员服务
10+阅读 · 2020年11月12日
基于模型的强化学习综述
专知
42+阅读 · 2022年7月13日
强化学习《奖励函数设计: Reward Shaping》详细解读
深度强化学习实验室
20+阅读 · 2020年9月1日
强化学习的两大话题之一,仍有极大探索空间
AI科技评论
22+阅读 · 2020年8月22日
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
论强化学习的根本缺陷
AI科技评论
11+阅读 · 2018年7月24日
【强化学习】强化学习+深度学习=人工智能
产业智能官
55+阅读 · 2017年8月11日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31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
8+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
9+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
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
《用于建模系统攻击路径的强化学习环境》
专知会员服务
22+阅读 · 3月5日
面向深度学习的后门攻击及防御研究综述
专知会员服务
12+阅读 · 2025年7月4日
【NTU博士论文】深度学习中的后门:新的威胁与机会
专知会员服务
26+阅读 · 2025年1月31日
《利用深度强化学习实现作战训练场景自动生成》
专知会员服务
39+阅读 · 2025年1月14日
《战斗模拟中的强化学习》
专知会员服务
44+阅读 · 2024年12月10日
面向机器人系统的虚实迁移强化学习综述
专知会员服务
44+阅读 · 2024年2月8日
专知会员服务
10+阅读 · 2020年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员