Neural networks have demonstrated state-of-the-art performance in various machine learning fields. However, the introduction of malicious perturbations in input data, known as adversarial examples, has been shown to deceive neural network predictions. This poses potential risks for real-world applications such as autonomous driving and text identification. In order to mitigate these risks, a comprehensive understanding of the mechanisms underlying adversarial examples is essential. In this study, we demonstrate that adversarial perturbations contain human-recognizable information, which is the key conspirator responsible for a neural network's incorrect prediction, in contrast to the widely held belief that human-unidentifiable characteristics play a critical role in fooling a network. This concept of human-recognizable characteristics enables us to explain key features of adversarial perturbations, including their existence, transferability among different neural networks, and increased interpretability for adversarial training. We also uncover two unique properties of adversarial perturbations that deceive neural networks: masking and generation. Additionally, a special class, the complementary class, is identified when neural networks classify input images. The presence of human-recognizable information in adversarial perturbations allows researchers to gain insight into the working principles of neural networks and may lead to the development of techniques for detecting and defending against adversarial attacks.


翻译:神经网络在多个机器学习领域展现了最先进的性能。然而,在输入数据中引入恶意扰动(即对抗样本)已被证明能够欺骗神经网络的预测。这给自动驾驶和文本识别等实际应用带来了潜在风险。为减轻这些风险,深入理解对抗样本的内在机制至关重要。本研究表明,对抗扰动包含人类可识别的信息,而这正是导致神经网络错误预测的关键共谋因素——这与广泛认为的“人类无法识别的特征在欺骗网络中起关键作用”的观点形成对比。人类可识别特征这一概念使我们能够解释对抗扰动的关键特性,包括其存在性、在不同神经网络之间的可迁移性,以及增强对抗训练的可解释性。我们还揭示了对抗扰动欺骗神经网络的两个独特性质:掩蔽与生成。此外,在神经网络对输入图像进行分类时,识别出一类特殊的类别——互补类。对抗扰动中人类可识别信息的存在,使研究者能够洞察神经网络的工作原理,并可能推动检测和防御对抗攻击技术的发展。

0
下载
关闭预览

相关内容

神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
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
【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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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 · 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
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
1+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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Optimization and Optimizers for Adversarial Robustness
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:22
《人工智能与军事整合:现状与未来风险》报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:12
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
14+阅读 · 6月2日
《反无人机系统传感器融合》90页报告
专知会员服务
16+阅读 · 6月2日
运用人工智能与卫星通信驱散“战争迷雾”
专知会员服务
8+阅读 · 6月2日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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 · 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
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
1+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 · 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