Speech recognition systems driven by DNNs have revolutionized human-computer interaction through voice interfaces, which significantly facilitate our daily lives. However, the growing popularity of these systems also raises special concerns on their security, particularly regarding backdoor attacks. A backdoor attack inserts one or more hidden backdoors into a DNN model during its training process, such that it does not affect the model's performance on benign inputs, but forces the model to produce an adversary-desired output if a specific trigger is present in the model input. Despite the initial success of current audio backdoor attacks, they suffer from the following limitations: (i) Most of them require sufficient knowledge, which limits their widespread adoption. (ii) They are not stealthy enough, thus easy to be detected by humans. (iii) Most of them cannot attack live speech, reducing their practicality. To address these problems, in this paper, we propose FlowMur, a stealthy and practical audio backdoor attack that can be launched with limited knowledge. FlowMur constructs an auxiliary dataset and a surrogate model to augment adversary knowledge. To achieve dynamicity, it formulates trigger generation as an optimization problem and optimizes the trigger over different attachment positions. To enhance stealthiness, we propose an adaptive data poisoning method according to Signal-to-Noise Ratio (SNR). Furthermore, ambient noise is incorporated into the process of trigger generation and data poisoning to make FlowMur robust to ambient noise and improve its practicality. Extensive experiments conducted on two datasets demonstrate that FlowMur achieves high attack performance in both digital and physical settings while remaining resilient to state-of-the-art defenses. In particular, a human study confirms that triggers generated by FlowMur are not easily detected by participants.


翻译:基于深度神经网络的语音识别系统通过语音接口彻底改变了人机交互方式,显著便利了日常生活。然而,这类系统的日益普及也引发了对其安全性的特别关注,尤其是后门攻击。后门攻击在深度神经网络模型训练过程中植入一个或多个隐藏后门,使得模型对良性输入的性能不受影响,但若模型输入中存在特定触发器,则强制模型产生攻击者期望的输出。尽管当前音频后门攻击已取得初步成功,但它们存在以下局限:(i)大多数方法需要充分的知识,限制了其广泛应用;(ii)隐蔽性不足,容易被人类察觉;(iii)多数方法无法攻击实时语音,降低了实用性。为解决上述问题,本文提出FlowMur——一种可在有限知识下发起的隐蔽且实用的音频后门攻击。FlowMur通过构建辅助数据集和替身模型来增强攻击者知识。为实现动态性,它将触发器生成形式化为优化问题,并针对不同附着位置优化触发器。为增强隐蔽性,我们提出基于信噪比的自适应数据投毒方法。此外,在触发器生成和数据投毒过程中融入环境噪声,使FlowMur对环境噪声具有鲁棒性并提升其实用性。在两个数据集上开展的大量实验表明,FlowMur在数字和物理场景下均能实现高攻击性能,同时对现有最先进的防御方法保持鲁棒性。特别地,一项人类研究证实FlowMur生成的触发器不易被参与者察觉。

0
下载
关闭预览

相关内容

通过学习、实践或探索所获得的认识、判断或技能。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
Arxiv
34+阅读 · 2022年2月15日
Arxiv
15+阅读 · 2022年1月24日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
5+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
2+阅读 · 6月10日
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
15+阅读 · 6月10日
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
7+阅读 · 6月10日
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
9+阅读 · 6月10日
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
6+阅读 · 6月10日
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
5+阅读 · 6月10日
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月10日
相关资讯
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员