Federated learning learns a neural network model by aggregating the knowledge from a group of distributed clients under the privacy-preserving constraint. In this work, we show that this paradigm might inherit the adversarial vulnerability of the centralized neural network, i.e., it has deteriorated performance on adversarial examples when the model is deployed. This is even more alarming when federated learning paradigm is designed to approximate the updating behavior of a centralized neural network. To solve this problem, we propose an adversarially robust federated learning framework, named Fed_BVA, with improved server and client update mechanisms. This is motivated by our observation that the generalization error in federated learning can be naturally decomposed into the bias and variance triggered by multiple clients' predictions. Thus, we propose to generate the adversarial examples via maximizing the bias and variance during server update, and learn the adversarially robust model updates with those examples during client update. As a result, an adversarially robust neural network can be aggregated from these improved local clients' model updates. The experiments are conducted on multiple benchmark data sets using several prevalent neural network models, and the empirical results show that our framework is robust against white-box and black-box adversarial corruptions under both IID and non-IID settings.


翻译:联邦学习联盟通过将一组分布式客户的知识汇集到隐私保护限制下,学习神经网络模式。 在这项工作中,我们表明,这一模式可能继承中央神经网络的对抗性脆弱性,即该模式部署时,该模式在对抗性实例上的性能恶化。当联合会学习模式旨在近似中央神经网络的更新行为时,这甚至更加令人震惊。为了解决这一问题,我们提议了一个称为Fed_BVA的对抗性强的联邦式学习框架,其服务器和客户更新机制得到了改进。这一模式的动机是,我们观察到,联邦学习的普及性错误自然会与多个客户预测引发的偏差和差异脱钩。因此,我们提议通过在服务器更新过程中尽可能扩大偏差和差异来生成对抗性范例,并学习在客户更新期间与这些范例相匹配的对抗性强的模型更新。结果是,从这些改进后的当地客户模式更新中可以汇总出一个对抗性强的神经网络。实验是在多个基准数据集中进行,使用几个流行的黑内线网络模型模型模型和对抗性工具箱之下进行。

1
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月26日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员