In this paper, we propose a new Deep Neural Network (DNN) testing algorithm called the Constrained Gradient Descent (CGD) method, and an implementation we call CGDTest aimed at exposing security and robustness issues such as adversarial robustness and bias in DNNs. Our CGD algorithm is a gradient-descent (GD) method, with the twist that the user can also specify logical properties that characterize the kinds of inputs that the user may want. This functionality sets CGDTest apart from other similar DNN testing tools since it allows users to specify logical constraints to test DNNs not only for $\ell_p$ ball-based adversarial robustness but, more importantly, includes richer properties such as disguised and flow adversarial constraints, as well as adversarial robustness in the NLP domain. We showcase the utility and power of CGDTest via extensive experimentation in the context of vision and NLP domains, comparing against 32 state-of-the-art methods over these diverse domains. Our results indicate that CGDTest outperforms state-of-the-art testing tools for $\ell_p$ ball-based adversarial robustness, and is significantly superior in testing for other adversarial robustness, with improvements in PAR2 scores of over 1500% in some cases over the next best tool. Our evaluation shows that our CGD method outperforms competing methods we compared against in terms of expressibility (i.e., a rich constraint language and concomitant tool support to express a wide variety of properties), scalability (i.e., can be applied to very large real-world models with up to 138 million parameters), and generality (i.e., can be used to test a plethora of model architectures).


翻译:本文提出了一种新的深度神经网络(DNN)测试算法,称为约束梯度下降(CGD)方法,并实现了相应的工具CGDTest,旨在暴露DNN中的安全性与鲁棒性问题,例如对抗鲁棒性和偏差。我们的CGD算法是一种梯度下降(GD)方法,其独特之处在于用户还可以指定逻辑属性,以刻画可能需要的输入类型。这一功能使CGDTest有别于其他类似的DNN测试工具,因为它允许用户指定逻辑约束,不仅用于测试基于ℓ_p球的对抗鲁棒性,更重要的是,还能涵盖更丰富的属性,如伪装和流式对抗约束,以及自然语言处理领域的对抗鲁棒性。我们通过在视觉和NLP领域的大量实验,与32种最先进的方法进行对比,展示了CGDTest的实用性和强大功能。结果表明,CGDTest在基于ℓ_p球的对抗鲁棒性测试中优于现有最先进的测试工具,并且在其他对抗鲁棒性测试中表现显著优越,其中在某些情况下,PAR2分数相比次优工具提升了超过1500%。我们的评估表明,CGD方法在表达能力(即丰富的约束语言及配套工具支持以表达多种属性)、可扩展性(即可应用于参数高达1.38亿的超大型真实世界模型)和通用性(即可用于测试多种模型架构)方面均优于所对比的竞争方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
47+阅读 · 2020年10月31日
【PKDD2020教程】可解释人工智能XAI:算法到应用,200页ppt
专知会员服务
101+阅读 · 2020年10月13日
【UMD开放书】机器学习课程书册,19章227页pdf,带你学习ML
IJCAI2022推荐系统论文集锦
机器学习与推荐算法
0+阅读 · 2022年5月20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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13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
3+阅读 · 2015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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011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
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月19日
Lifelong Learning Metrics
Arxiv
48+阅读 · 2022年1月20日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
VIP会员
最新内容
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
5+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
4+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
8+阅读 · 7月17日
相关资讯
IJCAI2022推荐系统论文集锦
机器学习与推荐算法
0+阅读 · 2022年5月20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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13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
3+阅读 · 2015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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员