Deep neural networks (DNNs) have been found to be vulnerable to backdoor attacks, raising security concerns about their deployment in mission-critical applications. While existing defense methods have demonstrated promising results, it is still not clear how to effectively remove backdoor-associated neurons in backdoored DNNs. In this paper, we propose a novel defense called \emph{Reconstructive Neuron Pruning} (RNP) to expose and prune backdoor neurons via an unlearning and then recovering process. Specifically, RNP first unlearns the neurons by maximizing the model's error on a small subset of clean samples and then recovers the neurons by minimizing the model's error on the same data. In RNP, unlearning is operated at the neuron level while recovering is operated at the filter level, forming an asymmetric reconstructive learning procedure. We show that such an asymmetric process on only a few clean samples can effectively expose and prune the backdoor neurons implanted by a wide range of attacks, achieving a new state-of-the-art defense performance. Moreover, the unlearned model at the intermediate step of our RNP can be directly used to improve other backdoor defense tasks including backdoor removal, trigger recovery, backdoor label detection, and backdoor sample detection. Code is available at \url{https://github.com/bboylyg/RNP}.


翻译:深度神经网络已被发现易受后门攻击,这引发了对其在关键任务应用中部署的安全担忧。尽管现有防御方法已展现出有前景的结果,但如何有效清除被后门攻击污染的网络中的后门关联神经元仍不明确。本文提出一种名为"重构式神经元剪枝"(RNP)的新型防御方法,通过"遗忘-恢复"过程暴露并剪除后门神经元。具体而言,RNP首先通过最大化模型在少量干净样本上的误差来遗忘神经元,随后通过最小化模型在同一数据集上的误差来恢复神经元。在RNP中,遗忘操作在神经元层面进行,而恢复操作在滤波器层面进行,形成非对称重构学习过程。我们证明,这种仅基于少量干净样本的非对称过程能有效暴露并剪除各类攻击植入的后门神经元,实现新的最优防御性能。此外,RNP中间步骤产生的遗忘模型可直接用于改进其他后门防御任务,包括后门移除、触发器恢复、后门标签检测和后门样本检测。代码可访问https://github.com/bboylyg/RNP获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
326+阅读 · 2020年11月26日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年10月31日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
【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
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24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
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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 · 2009年12月31日
Arxiv
46+阅读 · 2021年10月4日
Arxiv
15+阅读 · 2020年10月26日
VIP会员
最新内容
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:55
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
5+阅读 · 今天1:54
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
3+阅读 · 今天1:38
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
5+阅读 · 6月11日
相关VIP内容
最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
326+阅读 · 2020年11月26日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年10月31日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
【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
相关资讯
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24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
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
相关基金
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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员