Graph convolutional networks (GCNs) have been shown to be vulnerable to small adversarial perturbations, which becomes a severe threat and largely limits their applications in security-critical scenarios. To mitigate such a threat, considerable research efforts have been devoted to increasing the robustness of GCNs against adversarial attacks. However, current defense approaches are typically designed to prevent GCNs from untargeted adversarial attacks and focus on overall performance, making it challenging to protect important local nodes from more powerful targeted adversarial attacks. Additionally, a trade-off between robustness and performance is often made in existing research. Such limitations highlight the need for developing an effective and efficient approach that can defend local nodes against targeted attacks, without compromising the overall performance of GCNs. In this work, we present a simple yet effective method, named Graph Universal Adversarial Defense (GUARD). Unlike previous works, GUARD protects each individual node from attacks with a universal defensive patch, which is generated once and can be applied to any node (node-agnostic) in a graph. GUARD is fast, straightforward to implement without any change to network architecture nor any additional parameters, and is broadly applicable to any GCNs. Extensive experiments on four benchmark datasets demonstrate that GUARD significantly improves robustness for several established GCNs against multiple adversarial attacks and outperforms state-of-the-art defense methods by large margins.


翻译:图卷积神经网络已被证明易受微小对抗扰动的影响,这构成了严重威胁并极大限制了其在安全关键场景中的应用。为缓解此类威胁,大量研究工作致力于提升图卷积网络对抗攻击的鲁棒性。然而,现有防御方法通常旨在阻止图卷积网络遭受无目标对抗攻击并关注整体性能,这使得难以保护关键局部节点免受更强大的有目标对抗攻击。此外,现有研究往往需要在鲁棒性与性能之间进行权衡。这些局限性凸显了开发一种能够在不损害图卷积网络整体性能的前提下防御局部节点免受有目标攻击的有效且高效方法的必要性。本文提出一种简单而有效的方法——图通用对抗防御(GUARD)。与先前工作不同,GUARD通过通用防御补丁保护每个独立节点免受攻击,该补丁仅需生成一次即可应用于图中任意节点(节点无关)。GUARD速度快捷、实现简便(无需改变网络架构或增加额外参数),并广泛适用于各种图卷积网络。在四个基准数据集上的大量实验表明,GUARD显著提升多种经典图卷积网络对抗多种攻击的鲁棒性,并以较大优势超越现有最优防御方法。

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
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29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月29日
Arxiv
11+阅读 · 2022年3月16日
Arxiv
33+阅读 · 2021年12月31日
Generative Adversarial Networks: A Survey and Taxonomy
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
Arxiv
10+阅读 · 2018年2月17日
VIP会员
最新内容
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
“史诗怒火行动”中美军损失的作战飞机
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
ICML 2026 | 理解上下文持续学习中的泛化与遗忘
专知会员服务
5+阅读 · 5月28日
Agent Harness综述:大模型智能体执行器工程全景
专知会员服务
14+阅读 · 5月28日
《基于理论的威慑效能评估》
专知会员服务
8+阅读 · 5月28日
相关VIP内容
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29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月29日
Arxiv
11+阅读 · 2022年3月16日
Arxiv
33+阅读 · 2021年12月31日
Generative Adversarial Networks: A Survey and Taxonomy
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
Arxiv
10+阅读 · 2018年2月17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
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