Verification plays an essential role in the formal analysis of safety-critical systems. Most current verification methods have specific requirements when working on Deep Neural Networks (DNNs). They either target one particular network category, e.g., Feedforward Neural Networks (FNNs), or networks with specific activation functions, e.g., RdLU. In this paper, we develop a model-agnostic verification framework, called DeepAgn, and show that it can be applied to FNNs, Recurrent Neural Networks (RNNs), or a mixture of both. Under the assumption of Lipschitz continuity, DeepAgn analyses the reachability of DNNs based on a novel optimisation scheme with a global convergence guarantee. It does not require access to the network's internal structures, such as layers and parameters. Through reachability analysis, DeepAgn can tackle several well-known robustness problems, including computing the maximum safe radius for a given input, and generating the ground-truth adversarial examples. We also empirically demonstrate DeepAgn's superior capability and efficiency in handling a broader class of deep neural networks, including both FNNs, and RNNs with very deep layers and millions of neurons, than other state-of-the-art verification approaches.


翻译:验证在正式分析安全关键系统中发挥着至关重要的作用。目前大多数验证方法在处理深度神经网络(DNN)时有特定要求。它们或者针对一种特定的网络,例如前馈神经网络(FNN),或者网络带有特定的激活函数,例如RdLU。在本文中,我们开发了一个模型无关的验证框架,称为DeepAgn,并表明它可以应用于FNN、循环神经网络(RNN)或两者的混合体。在Lipschitz连续性假设下,DeepAgn基于一种新颖的优化方案进行神经网络的可达性分析,具有全局收敛保证。它不需要访问网络的内部结构,例如层和参数。通过可达性分析,DeepAgn可以解决几个知名的鲁棒性问题,包括计算给定输入最大安全半径和生成真实对抗性示例。我们还通过实验证明,DeepAgn在处理广泛类别的深度神经网络方面具有优越的功能和效率,包括各种FNN和具有数百万神经元的非常深层的RNN,而其他最先进的验证方法则不能胜任。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
【Google论文】ALBERT:自我监督学习语言表达的精简BERT
专知会员服务
23+阅读 · 2019年11月4日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
【泡泡一分钟】DS-SLAM: 动态环境下的语义视觉SLAM
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年1月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
VIP会员
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
【泡泡一分钟】DS-SLAM: 动态环境下的语义视觉SLAM
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年1月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员