Assigning importance weights to adversarial data has achieved great success in training adversarially robust networks under limited model capacity. However, existing instance-reweighted adversarial training (AT) methods heavily depend on heuristics and/or geometric interpretations to determine those importance weights, making these algorithms lack rigorous theoretical justification/guarantee. Moreover, recent research has shown that adversarial training suffers from a severe non-uniform robust performance across the training distribution, e.g., data points belonging to some classes can be much more vulnerable to adversarial attacks than others. To address both issues, in this paper, we propose a novel doubly-robust instance reweighted AT framework, which allows to obtain the importance weights via exploring distributionally robust optimization (DRO) techniques, and at the same time boosts the robustness on the most vulnerable examples. In particular, our importance weights are obtained by optimizing the KL-divergence regularized loss function, which allows us to devise new algorithms with a theoretical convergence guarantee. Experiments on standard classification datasets demonstrate that our proposed approach outperforms related state-of-the-art baseline methods in terms of average robust performance, and at the same time improves the robustness against attacks on the weakest data points. Codes will be available soon.


翻译:为对抗样本分配重要性权重在有限模型容量下训练对抗鲁棒网络方面取得了巨大成功。然而,现有的实例重加权对抗训练(AT)方法严重依赖启发式和/或几何解释来确定这些重要性权重,导致这些算法缺乏严格的理论证明/保证。此外,近期研究表明,对抗训练在训练分布上存在严重的非均匀鲁棒性能问题,例如属于某些类别的数据点可能比其他类别更易受到对抗攻击。为解决这两个问题,本文提出了一种新颖的双重稳健实例重加权AT框架,该框架可通过探索分布鲁棒优化(DRO)技术获取重要性权重,同时增强最脆弱样本的鲁棒性。具体而言,我们的重要性权重通过优化KL散度正则化损失函数获得,这使我们能够设计具有理论收敛保证的新算法。在标准分类数据集上的实验表明,我们的方法在平均鲁棒性能方面优于相关的最先进基线方法,同时提升了针对最薄弱数据点攻击的鲁棒性。代码即将公开。

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
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
【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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
4+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
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
0+阅读 · 2023年9月19日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
10+阅读 · 2020年6月12日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25日
VIP会员
最新内容
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
0+阅读 · 25分钟前
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
8+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
12+阅读 · 6月13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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
0+阅读 · 2023年9月19日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
10+阅读 · 2020年6月12日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25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
4+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
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