We show that we can easily design a single adversarial perturbation $P$ that changes the class of $n$ images $X_1,X_2,\dots,X_n$ from their original, unperturbed classes $c_1, c_2,\dots,c_n$ to desired (not necessarily all the same) classes $c^*_1,c^*_2,\dots,c^*_n$ for up to hundreds of images and target classes at once. We call these \textit{multi-attacks}. Characterizing the maximum $n$ we can achieve under different conditions such as image resolution, we estimate the number of regions of high class confidence around a particular image in the space of pixels to be around $10^{\mathcal{O}(100)}$, posing a significant problem for exhaustive defense strategies. We show several immediate consequences of this: adversarial attacks that change the resulting class based on their intensity, and scale-independent adversarial examples. To demonstrate the redundancy and richness of class decision boundaries in the pixel space, we look for its two-dimensional sections that trace images and spell words using particular classes. We also show that ensembling reduces susceptibility to multi-attacks, and that classifiers trained on random labels are more susceptible. Our code is available on GitHub.


翻译:摘要: 我们证明可以轻松设计单个对抗性扰动 $P$,使得对多达数百张图像 $X_1,X_2,\dots,X_n$ 及其对应目标类别 $c^*_1,c^*_2,\dots,c^*_n$(不必全部相同),能够将其原始未受扰动类别 $c_1, c_2,\dots,c_n$ 同时改变。我们将此类方法称为“多重攻击”。通过刻画不同条件(如图像分辨率)下可达到的最大 $n$ 值,我们估计在像素空间中每幅图像附近的高置信度类别区域数量约为 $10^{\mathcal{O}(100)}$,这对穷举防御策略构成了重大挑战。我们展示了此方法的若干直接应用:基于扰动强度改变输出类别的对抗攻击,以及尺度无关的对抗样本。为揭示像素空间中类别决策边界的冗余性与丰富性,我们探索了其二维截面,这些截面既可追踪图像轨迹,又能利用特定类别拼写单词。实验表明,集成学习可降低对多重攻击的敏感性,而基于随机标签训练的分类器则更易受影响。我们的代码已发布于 GitHub。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18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
代码推荐 | 轻松实现各种图匹配 Graph matching.
图与推荐
3+阅读 · 2022年10月22日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
1+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月28日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月27日
VIP会员
最新内容
面向2027年及未来的海军情报改革
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:49
综述 | Self-Evolving Coding Agents:自进化编程智能体
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:16
美海军陆战队将三型无人机整合入统一战场网络
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:39
《无人机蜂群:释放人类-蜂群编队的潜能》
专知会员服务
4+阅读 · 今天9:12
《战略战术化:一项综合性述评》
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:08
相关资讯
代码推荐 | 轻松实现各种图匹配 Graph matching.
图与推荐
3+阅读 · 2022年10月22日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
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
1+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员