對抗樣本的相關基礎知識的介紹

2021-10-05 18:58:08 字數 906 閱讀 2157

過去,深度學習快速發展,在許多方面得到了廣泛應用,比如語音識別、影象分類、目標檢測等。但隨之而來的是它的安全性問題。2023年,szegedy等人發現,對影象新增小的擾動,能夠以高概率欺騙深度神經網路(dnn),使其產生錯誤的分類結果,這些錯誤分類的樣本被稱為對抗樣本。

對抗樣本(adversarial examples):指在資料集中通過故意新增細微的干擾所形成的輸入樣本,這些樣本導致模型以高置信度給出乙個錯誤的輸出。在原始資料上新增的干擾是人為精心構造的,人眼難以察覺。

如下圖所示:

原來為汽車的,新增了擾動之後,我們人眼看上去依然是一輛汽車,但是在dnn模型中,它會被錯誤地識別為鴕鳥。

正因為對抗樣本的存在,深度學習所應用的各領域的安全性難以得到保障。比如自動駕駛,如果犯罪分子將人煙稀少地區的交通訊號牌改為立即停車,那麼車上的人看不出有什麼不妥,但自動駕駛汽車卻乖乖地停車了。如此一來,車上的人就會受到財產安全甚至是人身安全的威脅。

關於對抗樣本的分類,主要有以下幾種:

範數是一種強化了的距離概念,在對抗樣本中用於測量擾動的大小。範數的定義為:

l p=

∣∣x∣

∣p=∑

i=1n

xipp

l_p=||x||_p=\sqrt[p]^n x_i^p}

lp​=∣∣

x∣∣p

​=p∑

i=1n

​xip

​​mnist、cifar-10和imagenet是用於評估對抗性的三個最廣泛使用的影象分類資料集。

對抗樣本在影象、語音以及惡意軟體方面都有應用。由於後面看的**都是影象領域的,所以目前研究重點是在影象這一塊。

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