Deep Learning (DL) is increasingly used in safety-critical applications, raising concerns about its reliability. DL suffers from a well-known problem of lacking robustness, especially when faced with adversarial perturbations known as Adversarial Examples (AEs). Despite recent efforts to detect AEs using advanced attack and testing methods, these approaches often overlook the input distribution and perceptual quality of the perturbations. As a result, the detected AEs may not be relevant in practical applications or may appear unrealistic to human observers. This can waste testing resources on rare AEs that seldom occur during real-world use, limiting improvements in DL model dependability. In this paper, we propose a new robustness testing approach for detecting AEs that considers both the feature level distribution and the pixel level distribution, capturing the perceptual quality of adversarial perturbations. The two considerations are encoded by a novel hierarchical mechanism. First, we select test seeds based on the density of feature level distribution and the vulnerability of adversarial robustness. The vulnerability of test seeds are indicated by the auxiliary information, that are highly correlated with local robustness. Given a test seed, we then develop a novel genetic algorithm based local test case generation method, in which two fitness functions work alternatively to control the perceptual quality of detected AEs. Finally, extensive experiments confirm that our holistic approach considering hierarchical distributions is superior to the state-of-the-arts that either disregard any input distribution or only consider a single (non-hierarchical) distribution, in terms of not only detecting imperceptible AEs but also improving the overall robustness of the DL model under testing.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3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
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
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Attentive Graph Neural Networks for Few-Shot Learning
Arxiv
40+阅读 · 2020年7月14日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员