Adversarial training (AT) is among the most effective techniques to improve model robustness by augmenting training data with adversarial examples. However, most existing AT methods adopt a specific attack to craft adversarial examples, leading to the unreliable robustness against other unseen attacks. Besides, a single attack algorithm could be insufficient to explore the space of perturbations. In this paper, we introduce adversarial distributional training (ADT), a novel framework for learning robust models. ADT is formulated as a minimax optimization problem, where the inner maximization aims to learn an adversarial distribution to characterize the potential adversarial examples around a natural one under an entropic regularizer, and the outer minimization aims to train robust models by minimizing the expected loss over the worst-case adversarial distributions. Through a theoretical analysis, we develop a general algorithm for solving ADT, and present three approaches for parameterizing the adversarial distributions, ranging from the typical Gaussian distributions to the flexible implicit ones. Empirical results on several benchmarks validate the effectiveness of ADT compared with the state-of-the-art AT methods.


翻译:反向培训(AT)是提高模型稳健性的最有效方法之一,办法是以对抗性实例来增加培训数据,但是,大多数现有的AT方法都采用特定攻击来形成对抗性实例,导致对其他不可见攻击的不可靠强力。此外,单一攻击算法可能不足以探索扰动空间。在本文件中,我们引入了对抗性分配培训(ADT),这是学习强力模型的新框架。ADT被设计成一个小型最大优化问题,其内在最大化的目的是学习一种对抗性分布法,以描述在一种迷魂药下围绕自然的对立性实例,而外部最小化法的目的是通过尽量减少最坏的对抗性对立性分布的预期损失来培养稳健的模型。我们通过理论分析,制定了解决反向性分布法的一般算法,并提出了从典型高斯分布法到灵活的隐性隐性分布法等三个参数的参数。关于若干基准的总结结果证实了ADDDD与最新AT方法相比的有效性。

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