Gradient estimation and vector space projection have been studied as two distinct topics. We aim to bridge the gap between the two by investigating how to efficiently estimate gradient based on a projected low-dimensional space. We first provide lower and upper bounds for gradient estimation under both linear and nonlinear projections, and outline checkable sufficient conditions under which one is better than the other. Moreover, we analyze the query complexity for the projection-based gradient estimation and present a sufficient condition for query-efficient estimators. Built upon our theoretic analysis, we propose a novel query-efficient Nonlinear Gradient Projection-based Boundary Blackbox Attack (NonLinear-BA). We conduct extensive experiments on four image datasets: ImageNet, CelebA, CIFAR-10, and MNIST, and show the superiority of the proposed methods compared with the state-of-the-art baselines. In particular, we show that the projection-based boundary blackbox attacks are able to achieve much smaller magnitude of perturbations with 100% attack success rate based on efficient queries. Both linear and nonlinear projections demonstrate their advantages under different conditions. We also evaluate NonLinear-BA against the commercial online API MEGVII Face++, and demonstrate the high blackbox attack performance both quantitatively and qualitatively. The code is publicly available at https://github.com/AI-secure/NonLinear-BA.


翻译:认真估计和矢量空间预测作为两个不同的专题进行了研究。我们的目的是通过调查如何在预测的低维空间的基础上有效估计梯度来缩小两者之间的差距。我们首先在线性和非线性预测下为梯度估计提供下限和上限,并列出一个比另一个更好的可核实条件。此外,我们分析了基于预测的梯度估计的查询复杂性,并为具有查询效率的测深器提供了充分的条件。在我们的理论分析的基础上,我们提出了一个新的查询效率高的非线性梯度非线性渐进式预测黑盒攻击(NonLineear-BA)。我们首先对四个图像数据集进行了广泛的试验:图像网络、CelibA、CIFAR-10和MNIST, 并展示了拟议方法优于最新基线的优越性。我们特别表明,基于预测的边界黑盒攻击能够达到更小得多的触摸度,以100%的可靠攻击率以高效的查询为基础。线性和非线性黑箱黑箱攻击(Neline-Nline)预测显示了它们在不同条件下的优势。我们还评估了AI-NIBA-N-I-IBA和IBA-I-IBA-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-MA-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I

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