Graph neural networks (GNNs) have achieved remarkable success in various tasks, however, their vulnerability to adversarial attacks raises concerns for the real-world applications. Existing defense methods can resist some attacks, but suffer unbearable performance degradation under other unknown attacks. This is due to their reliance on either limited observed adversarial examples to optimize (adversarial training) or specific heuristics to alter graph or model structures (graph purification or robust aggregation). In this paper, we propose an Invariant causal DEfense method against adversarial Attacks (IDEA), providing a new perspective to address this issue. The method aims to learn causal features that possess strong predictability for labels and invariant predictability across attacks, to achieve graph adversarial robustness. Through modeling and analyzing the causal relationships in graph adversarial attacks, we design two invariance objectives to learn the causal features. Extensive experiments demonstrate that our IDEA significantly outperforms all the baselines under both poisoning and evasion attacks on five benchmark datasets, highlighting the strong and invariant predictability of IDEA. The implementation of IDEA is available at https://anonymous.4open.science/r/IDEA_repo-666B.


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粤港澳大湾区数字经济研究院是一家面向人工智能、数字经济产业和前沿科技的国际化创新型研究机构,坐落于深圳市深港科技创新合作区内。IDEA正与 MSR、Google Brain、DeepMind、OpenAI 等同行者一起推动人类 AI 技术前沿的发展。IDEA 的使命是立足社会需求,研发颠覆式创新技术并回馈社会,让更多的人从数字经济发展中获益。IDEA 秉承共享共赢共生的开源开放精神,积极营造自由而富有激情的创新工作环境,聚集全世界最聪慧的大脑一起创造人类社会最需要的价值。我们坚持科技擎天,产业立地,相信最好的研究从需求中来,到需求中去,最终惠及广大企业和受众。 IDEA 目前已聚集一批包括院士、世界著名大学教授、世界知名开源系统发明人在内的国际一流技术专家,致力于在 AI 基础技术与开源系统、人工智能金融科技、区块链技术与可信计算、企业级 AI 系统、产业智能物联网与智能机器人等领域研发国际顶尖成果,并培育一批国际领先科技企业,带动深圳乃至大湾区万亿级数字经济产业发展。 AIPT(AI 平台技术研究中心)致力于建设支撑人工智能算法、算力和数据的平台,通过具体项目的研发、实施和部署来推进 AI 技术的落地和产业化,团队成立以来,已发布 ReadPaper 论文阅读平台、BIOS 医疗知识图谱两款产品。AIPT 负责人-谢育涛曾任微软公司技术合伙人兼微软(中国)操作系统工程院院长。谢育涛在微软公司工作 20 余年,先后在微软美国总部的 Microsoft Office 产品组、必应团队、微软亚洲互联网工程院以及微软(中国)操作系统工程院、人工智能和云计算等多个研发部门担任重要职务。他在操作系统、搜索技术、人工智能、应用及服务领域拥有丰富的技术与管理经验。
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