Optimal transport (OT) based distributional robust optimisation (DRO) has received some traction in the recent past. However, it is at a nascent stage but has a sound potential in robustifying the deep learning models. Interestingly, OT barycenters demonstrate a good robustness against adversarial attacks. Owing to the computationally expensive nature of OT barycenters, they have not been investigated under DRO framework. In this work, we propose a new barycenter, namely Beckman barycenter, which can be computed efficiently and used for training the network to defend against adversarial attacks in conjunction with adversarial training. We propose a novel formulation of Beckman barycenter and analytically obtain the barycenter using the marginals of the input image. We show that the Beckman barycenter can be used to train adversarially trained networks to improve the robustness. Our training is extremely efficient as it requires only a single epoch of training. Elaborate experiments on CIFAR-10, CIFAR-100 and Tiny ImageNet demonstrate that training an adversarially robust network with Beckman barycenter can significantly increase the performance. Under auto attack, we get a a maximum boost of 10\% in CIFAR-10, 8.34\% in CIFAR-100 and 11.51\% in Tiny ImageNet. Our code is available at http://bitly.ws/yvgh.


翻译:最优化运输(OT)基于分布式的优化优化化(DRO)在最近一段时间里得到了一定的推动。然而,它还处于初级阶段,但具有巩固深层学习模式的强大潜力。有趣的是,OT百分点展示了抵御对抗性攻击的良好强势。由于OT百分点的计算成本很高,因此没有在DRO框架下对其进行调查。在这项工作中,我们提议一个新的百分点,即Beckman百分点(DRO),可以有效计算,并用于培训网络,以抵御对抗性攻击,同时进行对抗性训练。我们建议用贝克曼百分点的新型配方,并用输入图像的边缘来分析获得彩色中心。我们显示,贝克曼百分点中心可以用来培训经过敌对性训练的网络,以提高坚固性。我们的培训非常高效,只需要一小节级的培训。关于CIFAR-10、CIFAR-100和Tiy图像网的精度实验,可以证明我们在BC-RAR-10级A中进行对抗性强势的网络。

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