Recent advancements in masked image modeling (MIM) have made it a prevailing framework for self-supervised visual representation learning. The MIM pretrained models, like most deep neural network methods, are still vulnerable to adversarial attacks, limiting their practical application, and this issue has received little research attention. In this paper, we investigate how this powerful self-supervised learning paradigm can provide adversarial robustness to downstream classifiers. During the exploration, we find that noisy image modeling (NIM), a simple variant of MIM that adopts denoising as the pre-text task, reconstructs noisy images surprisingly well despite severe corruption. Motivated by this observation, we propose an adversarial defense method by exploiting the pretrained decoder for denoising, referred to as De^3, through which NIM is able to enhance adversarial robustness beyond providing pretrained features. Furthermore, we incorporate a simple modification, sampling the noise scale hyperparameter from random distributions, and enable the defense to achieve a better and tunable trade-off between accuracy and robustness. Experimental results demonstrate that, in terms of adversarial robustness, NIM is superior compared to MIM thanks to its effective denoising capability. Moreover, the defense provided by NIM achieves performance on par with adversarial training while offering the extra tunability advantage. Source code and models will be made available.


翻译:近期掩码图像建模(MIM)的进展使其成为自监督视觉表征学习的主流框架。与大多数深度神经网络方法类似,MIM预训练模型仍易受对抗性攻击,这限制了其实际应用,且这一问题鲜有研究关注。本文探究了这一强大的自监督学习范式如何为下游分类器提供对抗鲁棒性。在探索过程中,我们发现噪声图像建模(NIM)——一种采用去噪作为前置任务的MIM简单变体——即使面对严重破坏,也能惊人地重建噪声图像。受此观察启发,我们提出一种利用预训练解码器进行去噪的对抗性防御方法,称为De^3,通过该方法,NIM能够超越提供预训练特征,增强对抗鲁棒性。此外,我们引入一项简单改进——从随机分布中采样噪声尺度超参数,使防御在准确性与鲁棒性之间实现更优且可调节的权衡。实验结果表明,在对抗鲁棒性方面,NIM由于具备有效的去噪能力而优于MIM。同时,NIM提供的防御在性能上与对抗训练相当,并额外具备可调节性的优势。源代码和模型将公开提供。

0
下载
关闭预览

相关内容

百篇论文纵览大型语言模型最新研究进展
专知会员服务
70+阅读 · 2023年3月31日
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
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
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
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
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
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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 · 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
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 · 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
Generative Adversarial Networks: A Survey and Taxonomy
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
3+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
百篇论文纵览大型语言模型最新研究进展
专知会员服务
70+阅读 · 2023年3月31日
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
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
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
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
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
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
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 · 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
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 · 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