Second Order Optimization for Adversarial Robustness and Interpretability
概
也算是一种对抗训练吧, 有区别的是构造对抗样本的方式, 以及用的是惩罚项而非仅用对抗样本训练.
主要内容
考虑干净样本\(x\)和扰动\(v\), 则我们自然希望
\min_{\theta} \max_{\|v\|\le \epsilon} \ell(x+v;\theta)- \ell(x),
\]
其中\(\ell\)是分类损失. 注意到右端项的二阶近似为
Q(v;x):= \nabla_x \ell(x) \cdot v + \frac{1}{2} v^T \nabla_x \ell(x) v.
\]
故我们可以转而优化此近似项. 当然, 一般的AT方法是用project gradient去逼近右端项, 假设前者
v_Q = \arg \max_{\|v\|_p \le \epsilon} Q(v;x),
\]
后者
\]
那么二者的差距有下面的定理保证

说实话, 这个定理没多大意义.
如果单纯优化(*)没法带来精度, 所以构造一个正则化项
\]
其中\(\ell_Q(x)=\ell(x+v_Q)-\ell(x)\).
注: 有一个疑问, 按照道理\(r \in (0, 1)\), 可是论文的实验是\((0.5, 1.5)\), 而且有几个实验挑了的确大于1, 这不就意味着需要\(\min (1-r)\ell(x)\), 这不就让分类变差了?
(4)式的求解
作者利用Frank-Wofle (FW) 去求解(4)式, 即
\left \{
\begin{array}{l}
s^k := \arg \max_{\|s\|_p\le \epsilon} \: s \cdot \nabla_v Q(v^k)\\
v^{k+1} := (1-\gamma^k) v^k + \gamma^k s^k,
\end{array} \right.
\]
其中\(v^k=\frac{2}{k+2}\), \(v^0=\epsilon g/\|g\|_p, \: g=\nabla_x \ell(x)\). (7)式的第一步式可以显示求解的
s^k=P_{FW}(v^k;p)=\alpha \cdot \mathrm{sgn} (\nabla_v Q(v^k)_i) |\nabla_v Q(v^k)_i|^{p/q},
\]
其中\(\alpha\)使得\(\|s^k\|_p=\epsilon\), \(|x|^m\)是逐项的.
因为
\nabla_x Q(v) = \nabla_x \ell(x) + \nabla^2_x \ell(x)v,
\]
而计算hessian矩阵需要大量的计算, 故采用差分逼近
FE:
\nabla_x^2 \ell(x)v \approx \frac{\nabla_x \ell(x+hv)-\nabla_x \ell(x)]}{h},
\]
CD:
\nabla_x^2 \ell(x)v \approx \frac{\nabla_x \ell(x+hv)-\nabla_x \ell(x-h)]}{2h}.
\]

超参数
\((h, r)\).
CIFAR10:
\(L_2\): FE(3): (1.15, 1.05) , CD(3): (0.95, 0.999);
\(L_{\infty}\): FE(3): (1.05, 1.05), CD(3): (0.95, 1.15).
Second Order Optimization for Adversarial Robustness and Interpretability的更多相关文章
- Improving Adversarial Robustness via Channel-Wise Activation Suppressing
目录 概 主要内容 代码 Bai Y., Zeng Y., Jiang Y., Xia S., Ma X., Wang Y. Improving adversarial robustness via ...
- Improving Adversarial Robustness Using Proxy Distributions
目录 概 主要内容 proxy distribution 如何利用构造的数据 Sehwag V., Mahloujifar S., Handina T., Dai S., Xiang C., Chia ...
- Reliable evaluation of adversarial robustness with an ensemble of diverse parameter-free attacks
目录 概 主要内容 Auto-PGD Momentum Step Size 损失函数 AutoAttack Croce F. & Hein M. Reliable evaluation of ...
- Certified Adversarial Robustness via Randomized Smoothing
目录 概 主要内容 定理1 代码 Cohen J., Rosenfeld E., Kolter J. Certified Adversarial Robustness via Randomized S ...
- IMPROVING ADVERSARIAL ROBUSTNESS REQUIRES REVISITING MISCLASSIFIED EXAMPLES
目录 概 主要内容 符号 MART Wang Y, Zou D, Yi J, et al. Improving Adversarial Robustness Requires Revisiting M ...
- Inherent Adversarial Robustness of Deep Spiking Neural Networks: Effects of Discrete Input Encoding and Non-Linear Activations
郑重声明:原文参见标题,如有侵权,请联系作者,将会撤销发布! arXiv:2003.10399v2 [cs.CV] 23 Jul 2020 ECCV 2020 1 https://github.com ...
- Adversarial Detection methods
目录 Kernel Density (KD) Local Intrinsic Dimensionality (LID) Gaussian Discriminant Analysis (GDA) Gau ...
- Research Guide: Pruning Techniques for Neural Networks
Research Guide: Pruning Techniques for Neural Networks 2019-11-15 20:16:54 Original: https://heartbe ...
- ICLR 2013 International Conference on Learning Representations深度学习论文papers
ICLR 2013 International Conference on Learning Representations May 02 - 04, 2013, Scottsdale, Arizon ...
随机推荐
- 日常Java 2021/10/27
java HashMap HashMap是一个散列表,它存储的内客是键值对(key-value)映射.HashMap实现了Map.接口,根据键的HashCode值存储数据,具有很快的访问速度,最多允许 ...
- 浅讲.Net 6 之 WebApplicationBuilder
介绍 .Net 6为我们带来的一种全新的引导程序启动的方式.与之前的拆分成Program.cs和Startup不同,整个引导启动代码都在Program.cs中. WebApplicationBuild ...
- 练习1--爬取btc论坛的title和相应的url
爬不到此论坛的html源码,应该涉及到反爬技术,以后再来解决,代码如下 import requests from lxml import etree import json class BtcSpid ...
- myatoi
atoi (表示 ascii to integer)是把字符串转换成整型数的一个函数,应用在计算机程序和办公软件中.int atoi(const char *nptr) 函数会扫描参数 nptr字符串 ...
- Ubuntu下STL源码文件路径+VS2010下查看STL源码
Ubuntu版本信息 然后STL源码位置就在 /usr/include/c++/7/bits /usr/include/c++/7.4.9/bits 这两个文件下都有 然后我日常写程序用的Window ...
- Java实现 HTTP/HTTPS请求绕过证书检测
java实现 HTTP/HTTPS请求绕过证书检测 一.Java实现免证书访问Https请求 创建证书管理器类 import java.security.cert.CertificateExcepti ...
- ORACLE 按逗号拆分字符串为多行
with t as (select '1,2,3,10,11,12' a from dual) select substr(a, decode(level - 1, 0, 0, instr(a, ', ...
- redis入门到精通系列(八):redis的高可用--主从复制详解
(一)主从复制介绍 前面所讲的关于redis的操作都属于单机操作,单机操作虽然操作简单,但是处理能力有限,无法高可用.所谓高可用性,就是指当一台服务器宕机的时候,有备用的服务器能顶替上,在单机操作上这 ...
- lucene的索引查询
package com.hope.lucene;import org.apache.lucene.document.Document;import org.apache.lucene.document ...
- Django REST framework完全入门
Django REST framework 一个强大灵活的Django工具包,提供了便捷的 REST API 开发框架 我们用传统的django也可以实现REST风格的api,但是顶不住Django ...