Deep Neural Networks (DNNs) are vulnerable to adversarial examples, which are crafted by adding human-imperceptible perturbations to the benign inputs. Simultaneously, adversarial examples exhibit transferability across models, enabling practical black-box attacks. However, existing methods are still incapable of achieving the desired transfer attack performance. In this work, focusing on gradient optimization and consistency, we analyse the gradient elimination phenomenon as well as the local momentum optimum dilemma. To tackle these challenges, we introduce Global Momentum Initialization (GI), providing global momentum knowledge to mitigate gradient elimination. Specifically, we perform gradient pre-convergence before the attack and a global search during this stage. GI seamlessly integrates with existing transfer methods, significantly improving the success rate of transfer attacks by an average of 6.4% under various advanced defense mechanisms compared to the state-of-the-art method. Ultimately, GI demonstrates strong transferability in both image and video attack domains. Particularly, when attacking advanced defense methods in the image domain, it achieves an average attack success rate of 95.4%. The code is available at $\href{https://github.com/Omenzychen/Global-Momentum-Initialization}{https://github.com/Omenzychen/Global-Momentum-Initialization}$.


翻译:深度神经网络(DNNs)易受对抗样本的攻击,此类样本通过向良性输入添加人眼难以察觉的扰动而生成。同时,对抗样本在不同模型间表现出可迁移性,使得实际黑盒攻击成为可能。然而,现有方法仍难以达到理想的迁移攻击性能。本工作中,我们聚焦于梯度优化与一致性,分析了梯度消失现象以及局部动量最优困境。为应对这些挑战,我们提出了全局动量初始化(GI)方法,通过引入全局动量知识以缓解梯度消失。具体而言,我们在攻击前执行梯度预收敛,并在此阶段进行全局搜索。GI能够与现有迁移方法无缝集成,相较于当前最优方法,在各种先进防御机制下将迁移攻击成功率平均提升了6.4%。最终,GI在图像与视频攻击领域均展现出强大的可迁移性。特别是在攻击图像领域的先进防御方法时,其平均攻击成功率可达95.4%。代码已发布于 $\href{https://github.com/Omenzychen/Global-Momentum-Initialization}{https://github.com/Omenzychen/Global-Momentum-Initialization}$。

0
下载
关闭预览

相关内容

动量方法 (Polyak, 1964) 旨在加速学习,特别是处理高曲率、小但一致的梯度,或是带噪声的梯度。 动量算法积累了之前梯度指数级衰减的移动平均,并且继续沿该方向移动。
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
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
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
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 · 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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
43+阅读 · 2024年1月25日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
VIP会员
最新内容
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
2+阅读 · 4月20日
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
0+阅读 · 4月20日
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
6+阅读 · 4月20日
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
4+阅读 · 4月20日
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
4+阅读 · 4月20日
《提升生成模型的安全性与保障》博士论文
专知会员服务
4+阅读 · 4月20日
美国当前高超音速导弹发展概述
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
无人机蜂群建模与仿真方法
专知会员服务
14+阅读 · 4月19日
相关资讯
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
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
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 · 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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员