Machine learning models are vulnerable to maliciously crafted Adversarial Examples (AEs). Training a machine learning model with AEs improves its robustness and stability against adversarial attacks. It is essential to develop models that produce high-quality AEs. Developing such models has been much slower in natural language processing (NLP) than in areas such as computer vision. This paper introduces a practical and efficient adversarial attack model called SSCAE for \textbf{S}emantic, \textbf{S}yntactic, and \textbf{C}ontext-aware natural language \textbf{AE}s generator. SSCAE identifies important words and uses a masked language model to generate an early set of substitutions. Next, two well-known language models are employed to evaluate the initial set in terms of semantic and syntactic characteristics. We introduce (1) a dynamic threshold to capture more efficient perturbations and (2) a local greedy search to generate high-quality AEs. As a black-box method, SSCAE generates humanly imperceptible and context-aware AEs that preserve semantic consistency and the source language's syntactical and grammatical requirements. The effectiveness and superiority of the proposed SSCAE model are illustrated with fifteen comparative experiments and extensive sensitivity analysis for parameter optimization. SSCAE outperforms the existing models in all experiments while maintaining a higher semantic consistency with a lower query number and a comparable perturbation rate.


翻译:机器学习模型易受恶意构造的对抗样本(AEs)攻击。通过对抗样本训练机器学习模型可提升其面对对抗攻击的鲁棒性与稳定性,因此开发能生成高质量对抗样本的模型至关重要。相较于计算机视觉等领域,自然语言处理(NLP)中此类模型的发展进展缓慢。本文提出一种实用高效的对抗攻击模型SSCAE,用于生成语义、句法与上下文感知的自然语言对抗样本。SSCAE首先识别关键词语,并利用掩码语言模型生成初始替换集合;随后采用两种经典语言模型从语义与句法特征角度评估初始集合。我们引入(1)动态阈值以捕获更高效的扰动,以及(2)局部贪心搜索以生成高质量对抗样本。作为黑盒方法,SSCAE可生成人类难以察觉且具备上下文感知能力的对抗样本,同时保持语义一致性并符合源语言的句法语法规则。通过十五组对比实验及面向参数优化的广泛敏感性分析,验证了所提SSCAE模型的有效性与优越性。在所有实验中,SSCAE均以更低查询次数与可比扰动率实现更高语义一致性,性能优于现有模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
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
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
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
18+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Phase-aware Speech Enhancement with Deep Complex U-Net
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2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
4+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
6+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
3+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
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
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
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
18+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员