Image classification must work for autonomous vehicles (AV) operating on public roads, and actions performed based on image misclassification can have serious consequences. Traffic sign images can be misclassified by an adversarial attack on machine learning models used by AVs for traffic sign recognition. To make classification models resilient against adversarial attacks, we used a hybrid deep-learning model with both the quantum and classical layers. Our goal is to study the hybrid deep-learning architecture for classical-quantum transfer learning models to support the current era of intermediate-scale quantum technology. We have evaluated the impacts of various white box adversarial attacks on these hybrid models. The classical part of hybrid models includes a convolution network from the pre-trained Resnet18 model, which extracts informative features from a high dimensional LISA traffic sign image dataset. The output from the classical processor is processed further through the quantum layer, which is composed of various quantum gates and provides support to various quantum mechanical features like entanglement and superposition. We have tested multiple combinations of quantum circuits to provide better classification accuracy with decreasing training data and found better resiliency for our hybrid classical-quantum deep learning model during attacks compared to the classical-only machine learning models.


翻译:图像分类必须适用于在公共道路上运行的自治车辆, 而基于图像分类错误的行动可能产生严重的后果。 交通标志图像可能会被对AV用于交通标志识别的机器学习模型的对抗性攻击错误地分类。 为使分类模型具有抵御对抗性攻击的弹性,我们使用了一种混合的深层学习模型, 包括量子和古典两层。 我们的目标是研究古典- 量子转移学习模型的混合深层学习结构, 以支持当前中等规模量子技术时代。 我们已经评估了各种白箱对抗性攻击对这些混合模型的影响。 混合模型的经典部分包括来自预先训练的Resnet18模型的演进网络, 该网络从高水平的LISA交通标志图像数据集中提取信息特征。 古典处理器的输出通过量子层进一步处理, 量子层由各种量子门组成, 支持各种量子机械学特征, 如缠绕和超定位。 我们已经测试了量子电路的多重组合, 以提供更好的分类精度数据, 并发现在攻击期间我们混合的古典- 深层学习模型模型中, 比较。

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