Adversarial Machine Learning (AML) is emerging as a major field aimed at protecting machine learning (ML) systems against security threats: in certain scenarios there may be adversaries that actively manipulate input data to fool learning systems. This creates a new class of security vulnerabilities that ML systems may face, and a new desirable property called adversarial robustness essential to trust operations based on ML outputs. Most work in AML is built upon a game-theoretic modelling of the conflict between a learning system and an adversary, ready to manipulate input data. This assumes that each agent knows their opponent's interests and uncertainty judgments, facilitating inferences based on Nash equilibria. However, such common knowledge assumption is not realistic in the security scenarios typical of AML. After reviewing such game-theoretic approaches, we discuss the benefits that Bayesian perspectives provide when defending ML-based systems. We demonstrate how the Bayesian approach allows us to explicitly model our uncertainty about the opponent's beliefs and interests, relaxing unrealistic assumptions, and providing more robust inferences. We illustrate this approach in supervised learning settings, and identify relevant future research problems.


翻译:对抗性机器学习(AML)正逐渐成为保护机器学习系统免受安全威胁的重要研究领域:在某些场景中,可能存在主动操纵输入数据以欺骗学习系统的对抗者。这引发了机器学习系统可能面临的一类新型安全漏洞,以及一项名为对抗鲁棒性的理想特性,该特性对于基于机器学习输出的可信操作至关重要。大多数AML研究建立在学习系统与对抗者之间冲突的博弈论建模基础上,其中对抗者准备操纵输入数据。这种建模假设每个参与者都知晓对手的目标和不确定性判断,从而便于基于纳什均衡进行推理。然而,这种共有知识假设在AML典型的安全场景中并不现实。在综述这类博弈论方法后,我们探讨了贝叶斯视角在防御基于机器学习系统时带来的优势。我们展示了贝叶斯方法如何显式建模我们对于对手信念和目标的不确定性,放宽不切实际的假设,并提供更稳健的推理结果。我们以监督学习场景为例阐述该方法,并识别出相关的未来研究方向。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
【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
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
3+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
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
Arxiv
24+阅读 · 2024年2月23日
Arxiv
16+阅读 · 2023年6月6日
Arxiv
23+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
16+阅读 · 2022年11月1日
Arxiv
15+阅读 · 2021年11月19日
Knowledge Representation Learning: A Quantitative Review
Arxiv
15+阅读 · 2018年6月23日
VIP会员
最新内容
《最强大的军事网状网络》
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:29
《预测陆军征兵任务分配》110页
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:21
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
9+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
【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
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
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
24+阅读 · 2024年2月23日
Arxiv
16+阅读 · 2023年6月6日
Arxiv
23+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
16+阅读 · 2022年11月1日
Arxiv
15+阅读 · 2021年11月19日
Knowledge Representation Learning: A Quantitative Review
Arxiv
15+阅读 · 2018年6月23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
3+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员