Recent years have witnessed the success of recurrent neural network (RNN) models in time series classification (TSC). However, neural networks (NNs) are vulnerable to adversarial samples, which cause real-life adversarial attacks that undermine the robustness of AI models. To date, most existing attacks target at feed-forward NNs and image recognition tasks, but they cannot perform well on RNN-based TSC. This is due to the cyclical computation of RNN, which prevents direct model differentiation. In addition, the high visual sensitivity of time series to perturbations also poses challenges to local objective optimization of adversarial samples. In this paper, we propose an efficient method called TSFool to craft highly-imperceptible adversarial time series for RNN-based TSC. The core idea is a new global optimization objective known as "Camouflage Coefficient" that captures the imperceptibility of adversarial samples from the class distribution. Based on this, we reduce the adversarial attack problem to a multi-objective optimization problem that enhances the perturbation quality. Furthermore, to speed up the optimization process, we propose to use a representation model for RNN to capture deeply embedded vulnerable samples whose features deviate from the latent manifold. Experiments on 11 UCR and UEA datasets showcase that TSFool significantly outperforms six white-box and three black-box benchmark attacks in terms of effectiveness, efficiency and imperceptibility from various perspectives including standard measure, human study and real-world defense.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

服务范围涵盖服务创新研发的所有计算和软件科学技术方面。IEEE服务计算事务强调算法、数学、统计和计算方法,这些方法是服务计算的核心,是面向服务的体系结构、Web服务、业务流程集成、解决方案性能管理、服务操作和管理的新兴领域。官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/tsc/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员