Lipschitz-based certification offers efficient, deterministic robustness guarantees but has struggled to scale in model size, training efficiency, and ImageNet performance. We introduce \emph{LipNeXt}, the first \emph{constraint-free} and \emph{convolution-free} 1-Lipschitz architecture for certified robustness. LipNeXt is built using two techniques: (1) a manifold optimization procedure that updates parameters directly on the orthogonal manifold and (2) a \emph{Spatial Shift Module} to model spatial pattern without convolutions. The full network uses orthogonal projections, spatial shifts, a simple 1-Lipschitz $β$-Abs nonlinearity, and $L_2$ spatial pooling to maintain tight Lipschitz control while enabling expressive feature mixing. Across CIFAR-10/100 and Tiny-ImageNet, LipNeXt achieves state-of-the-art clean and certified robust accuracy (CRA), and on ImageNet it scales to 1-2B large models, improving CRA over prior Lipschitz models (e.g., up to $+8\%$ at $\varepsilon{=}1$) while retaining efficient, stable low-precision training. These results demonstrate that Lipschitz-based certification can benefit from modern scaling trends without sacrificing determinism or efficiency.


翻译:基于Lipschitz的认证方法能提供高效、确定性的鲁棒性保证,但在模型规模、训练效率和ImageNet性能方面一直难以扩展。我们提出了LipNeXt——首个用于认证鲁棒性的无约束且无卷积的1-Lipschitz架构。LipNeXt基于两项技术构建:(1) 直接在正交流形上更新参数的流形优化过程;(2) 用于建模空间模式的无卷积空间移位模块。整个网络采用正交投影、空间移位、简单的1-Lipschitz $β$-Abs非线性函数以及$L_2$空间池化,在保持严格Lipschitz控制的同时实现了富有表现力的特征融合。在CIFAR-10/100和Tiny-ImageNet数据集上,LipNeXt在干净准确率和认证鲁棒准确率(CRA)方面均达到最先进水平;在ImageNet上,该架构可扩展至10-20亿参数的大型模型,在保持高效稳定的低精度训练的同时,其CRA较先前Lipschitz模型有显著提升(例如在$\varepsilon{=}1$时最高提升$+8\%$)。这些结果表明,基于Lipschitz的认证方法能够受益于现代扩展趋势,且无需牺牲确定性或效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ETHZ博士论文】认证神经网络的表达能力,86页pdf
专知会员服务
20+阅读 · 2024年6月16日
【AAAI2022】自适应的随机平滑防御的鲁棒性认证方法
专知会员服务
26+阅读 · 2021年12月27日
专知会员服务
26+阅读 · 2021年6月9日
专知会员服务
31+阅读 · 2020年12月14日
TensorFlow Lite指南实战《TensorFlow Lite A primer》,附48页PPT
专知会员服务
70+阅读 · 2020年1月17日
谷歌EfficientNet缩放模型,PyTorch实现登热榜
机器学习算法与Python学习
11+阅读 · 2019年6月4日
特征金字塔网络FPN的直觉与架构
论智
11+阅读 · 2018年8月6日
国家自然科学基金
5+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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月18日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:30
多智能体协作机制
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:26
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
5+阅读 · 4月24日
相关基金
国家自然科学基金
5+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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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