Deep neural networks (DNNs) are vulnerable to backdoor attacks, where adversaries embed a hidden backdoor trigger during the training process for malicious prediction manipulation. These attacks pose great threats to the applications of DNNs under the real-world machine learning as a service (MLaaS) setting, where the deployed model is fully black-box while the users can only query and obtain its predictions. Currently, there are many existing defenses to reduce backdoor threats. However, almost all of them cannot be adopted in MLaaS scenarios since they require getting access to or even modifying the suspicious models. In this paper, we propose a simple yet effective black-box input-level backdoor detection, called SCALE-UP, which requires only the predicted labels to alleviate this problem. Specifically, we identify and filter malicious testing samples by analyzing their prediction consistency during the pixel-wise amplification process. Our defense is motivated by an intriguing observation (dubbed scaled prediction consistency) that the predictions of poisoned samples are significantly more consistent compared to those of benign ones when amplifying all pixel values. Besides, we also provide theoretical foundations to explain this phenomenon. Extensive experiments are conducted on benchmark datasets, verifying the effectiveness and efficiency of our defense and its resistance to potential adaptive attacks. Our codes are available at https://github.com/JunfengGo/SCALE-UP.


翻译:深度神经网络(DNNs)易受后门攻击,攻击者在训练过程中嵌入隐藏的后门触发器以实现恶意预测操纵。这些攻击对现实世界中机器学习即服务(MLaaS)场景下的DNN应用构成巨大威胁,在该场景下部署的模型完全为黑盒,用户仅能查询并获取其预测结果。目前,存在许多防御措施以降低后门威胁,但几乎所有方法均无法应用于MLaaS场景,因其需要访问甚至修改可疑模型。本文提出一种简单而有效的黑盒输入级后门检测方法SCALE-UP,该方法仅需预测标签即可缓解上述问题。具体而言,我们通过分析像素级放大过程中的预测一致性来识别并过滤恶意测试样本。我们的防御基于一个有趣的现象(称为缩放预测一致性):当放大所有像素值时,带毒样本的预测结果显著比良性样本更一致。此外,我们还为该现象提供了理论基础。在基准数据集上进行的大量实验验证了我们防御的有效性与效率,及其对潜在自适应攻击的抵抗能力。我们的代码可在https://github.com/JunfengGo/SCALE-UP获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
【2023新书】使用Python进行统计和数据可视化,554页pdf
专知会员服务
130+阅读 · 2023年1月29日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21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
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
36+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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月6日
Arxiv
14+阅读 · 2021年3月10日
Arxiv
15+阅读 · 2020年10月26日
VIP会员
最新内容
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:35
KDD 2026 | MixRAGRec:面向LLM推荐的混合专家KG-RAG框架
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
14+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
8+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
相关VIP内容
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013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
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