The reliability of deep learning algorithms is fundamentally challenged by the existence of adversarial examples, which are incorrectly classified inputs that are extremely close to a correctly classified input. We explore the properties of adversarial examples for deep neural networks with random weights and biases, and prove that for any $p\ge1$, the $\ell^p$ distance of any given input from the classification boundary scales as one over the square root of the dimension of the input times the $\ell^p$ norm of the input. The results are based on the recently proved equivalence between Gaussian processes and deep neural networks in the limit of infinite width of the hidden layers, and are validated with experiments on both random deep neural networks and deep neural networks trained on the MNIST and CIFAR10 datasets. The results constitute a fundamental advance in the theoretical understanding of adversarial examples, and open the way to a thorough theoretical characterization of the relation between network architecture and robustness to adversarial perturbations.


翻译:深层学习算法的可靠性受到对抗性实例的存在的根本挑战,这些例子的分类错误,极接近于正确分类的输入。我们探讨了具有随机权重和偏差的深神经网络的对抗性实例的特性,并证明对于任何美元=Ge1美元来说,从分类边界尺度中输入的任何特定投入的距离是投入值的平方值的平方值的一美元。结果基于最近证明的高斯进程和隐藏层无限宽度的深神经网络之间的等值,并通过随机深神经网络和在MNIST和CIFAR10数据集上培训的深神经网络的实验加以验证。结果构成了对对抗性实例理论理解的一个根本进步,并为彻底从理论上描述网络结构与对对抗性干扰的坚固度之间的关系开辟了道路。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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