Due to the widespread application of deep neural networks~(DNNs) in safety-critical tasks, deep learning testing has drawn increasing attention. During the testing process, test cases that have been fuzzed or selected using test metrics are fed into the model to find fault-inducing test units (e.g., neurons and feature maps, activating which will almost certainly result in a model error) and report them to the DNN developer, who subsequently repair them~(e.g., retraining the model with test cases). Current test metrics, however, are primarily concerned with the neurons, which means that test cases that are discovered either by guided fuzzing or selection with these metrics focus on detecting fault-inducing neurons while failing to detect fault-inducing feature maps. In this work, we propose DeepFeature, which tests DNNs from the feature map level. When testing is conducted, DeepFeature will scrutinize every internal feature map in the model and identify vulnerabilities that can be enhanced through repairing to increase the model's overall performance. Exhaustive experiments are conducted to demonstrate that (1) DeepFeature is a strong tool for detecting the model's vulnerable feature maps; (2) DeepFeature's test case selection has a high fault detection rate and can detect more types of faults~(comparing DeepFeature to coverage-guided selection techniques, the fault detection rate is increased by 49.32\%). (3) DeepFeature's fuzzer also outperforms current fuzzing techniques and generates valuable test cases more efficiently.


翻译:由于深度神经网络在安全关键任务中的广泛应用,深度学习测试日益引起关注。在测试过程中,经过模糊测试或基于测试指标筛选的测试用例被输入模型,以发现引发故障的测试单元(例如,几乎必然导致模型错误的神经元和特征图),并将这些单元报告给深度神经网络开发者,由开发者进行修复(例如,通过测试用例重新训练模型)。然而,当前的测试指标主要关注神经元,这意味着通过引导式模糊测试或基于这些指标的选择所发现的测试用例侧重于检测引发故障的神经元,而无法检测引发故障的特征图。本文提出DeepFeature方法,从特征图层面测试深度神经网络。测试执行时,DeepFeature会详细审查模型中的每个内部特征图,识别可通过修复增强的脆弱点,从而提升模型整体性能。充分的实验证明:(1)DeepFeature是检测模型脆弱特征图的强效工具;(2)DeepFeature的测试用例选择具有高故障检测率,并能检测更多类型的故障(与覆盖引导选择技术相比,故障检测率提升49.32%);(3)DeepFeature的模糊测试器同样优于现有模糊测试技术,能更高效地生成有价值的测试用例。

0
下载
关闭预览

相关内容

CASES:International Conference on Compilers, Architectures, and Synthesis for Embedded Systems。 Explanation:嵌入式系统编译器、体系结构和综合国际会议。 Publisher:ACM。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/cases/index.html
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
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
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
2+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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月12日
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17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
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
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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月12日
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4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
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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员