Graph neural networks (GNNs) have recently gained much attention for node and graph classification tasks on graph-structured data. However, multiple recent works showed that an attacker can easily make GNNs predict incorrectly via perturbing the graph structure, i.e., adding or deleting edges in the graph. We aim to defend against such attacks via developing certifiably robust GNNs. Specifically, we prove the certified robustness guarantee of any GNN for both node and graph classifications against structural perturbation. Moreover, we show that our certified robustness guarantee is tight. Our results are based on a recently proposed technique called randomized smoothing, which we extend to graph data. We also empirically evaluate our method for both node and graph classifications on multiple GNNs and multiple benchmark datasets. For instance, on the Cora dataset, Graph Convolutional Network with our randomized smoothing can achieve a certified accuracy of 0.49 when the attacker can arbitrarily add/delete at most 15 edges in the graph.


翻译:图表神经网络(GNNs)最近在图形结构数据上的节点和图形分类任务中得到了很多关注。 然而,最近多项工程显示,攻击者很容易通过干扰图形结构,即图中增加或删除边缘,使GNNs预测错误。我们的目标是通过开发可证实可靠的GNNs来防范这种攻击。具体地说,我们证明,任何GNN为节点和图形分类针对结构扰动提供了经认证的可靠保证。此外,我们还表明,我们经认证的稳健性保证非常严格。我们的结果基于最近提出的称为随机平滑的技术,我们将其推广到图形数据。我们还从经验上评估了我们关于多个GNNs和多个基准数据集的节点和图形分类方法。例如,在科拉数据集上,我们随机光滑动的图动网络可以达到0.49的认证准确度,当攻击者可以任意在图中最多15个边缘添加/删除时。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
48+阅读 · 2020年7月4日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
154+阅读 · 2020年5月26日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
gan生成图像at 1024² 的 代码 论文
CreateAMind
4+阅读 · 2017年10月31日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年9月24日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
7+阅读 · 2021年7月5日
Arxiv
13+阅读 · 2021年6月14日
Arxiv
8+阅读 · 2021年5月9日
Adversarial Reprogramming of Neural Networks
Arxiv
3+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
4+阅读 · 2015年3月20日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
gan生成图像at 1024² 的 代码 论文
CreateAMind
4+阅读 · 2017年10月31日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年9月24日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员