深度学习黑盒攻击:零阶优化方法

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“黑盒C&W1:基于零阶优化的深度神经网络无训练替代模型的黑盒攻击” 这篇论文探讨了深度神经网络(DNNs)的安全性问题,特别是针对对抗性样本的鲁棒性。DNNs在图像分类、文本挖掘和语音处理等众多机器学习任务中表现出最先进的性能,但近年来的研究揭示了它们对对抗性攻击的脆弱性。对抗性样本是设计用来误导DNNs的输入,即使这些输入对于人类来说看起来与正常样本并无显著差异。 论文提出了一个名为“ZOO”(Zeroth-Order Optimization-Based Black-box Attack)的新型攻击方法,它无需对目标模型进行任何内部知识或训练替代模型。这种方法利用零阶优化技术,通过仅使用目标模型的输出信息(如分类概率或损失函数值)来构造对抗性样本。这种黑盒攻击策略对于那些无法访问模型内部参数或结构的安全关键应用尤其重要,例如自动驾驶中的交通标志识别。 作者包括来自IBM T.J. Watson Research Center的人工智能基础组成员和加州大学戴维斯分校的研究人员。他们指出,由于DNNs在决策过程中的不透明性,传统的基于梯度的方法在黑盒攻击中可能无效,因此ZOO提供了一种新的解决方案。通过模拟优化过程,ZOO能够逐步调整输入,使其最大化目标模型的预测错误,从而创建出能够欺骗DNN的对抗性样本。 此外,论文还可能涉及了评估和度量攻击有效性的方法,以及可能的防御策略。研究人员可能会讨论如何通过增强模型的鲁棒性来抵御这种类型的攻击,例如使用对抗性训练或者设计更健壮的模型架构。同时,他们也可能探讨了ZOO攻击在不同类型的DNN模型上的表现,以及在实际应用中可能遇到的挑战和限制。 这篇论文深入研究了DNNs的安全性问题,并提出了一种创新的黑盒攻击方法,这不仅对于理解DNN的弱点具有重要意义,也为提升机器学习模型的安全性和可靠性提供了新的视角和研究方向。