A counter-intuitive property of convolutional neural networks (CNNs) is their inherent susceptibility to adversarial examples, which severely hinders the application of CNNs in security-critical fields. Adversarial examples are similar to original examples but contain malicious perturbations. Adversarial training is a simple and effective training method to improve the robustness of CNNs to adversarial examples. The mechanisms behind adversarial examples and adversarial training are worth exploring. Therefore, this work investigates similarities and differences between two types of CNNs (both normal and robust ones) in information extraction by observing the trends towards the mutual information. We show that 1) the amount of mutual information that CNNs extract from original and adversarial examples is almost similar, whether CNNs are in normal training or adversarial training; the reason why adversarial examples mislead CNNs may be that they contain more texture-based information about other categories; 2) compared with normal training, adversarial training is more difficult and the amount of information extracted by the robust CNNs is less; 3) the CNNs trained with different methods have different preferences for certain types of information; normally trained CNNs tend to extract texture-based information from the inputs, while adversarially trained models prefer to shape-based information. Furthermore, we also analyze the mutual information estimators used in this work, kernel-density-estimation and binning methods, and find that these estimators outline the geometric properties of the middle layer's output to a certain extent.


翻译:对抗性培训是一种简单有效的培训方法,可以提高CNN对敌对性实例的稳健性能; 对抗性实例和对抗性培训背后的机制值得探索; 因此,这项工作调查两种类型的CNN(正常和强势)在信息提取方面的相似和差异,通过观察对等信息的趋势来调查这些信息提取方面的趋势。 我们表明:(1) CNN从原始和对抗性实例中提取的相互信息数量几乎相似,无论是在正常培训还是对抗性培训中; 反向培训是一种简单有效的培训方法,可以提高CNN的稳健性能;(2) 与正常培训相比,对抗性培训更为困难,而由强健的CNN所提取的信息数量较少;(3) 接受过不同方法培训的CNN对中度信息有不同偏好; 通常受过培训的CNNPN从原始和对抗性实例中提取的信息数量是相似的,无论是在普通培训的培训和对抗性培训中度培训中; 也倾向于对正性信息进行这样的格式分析。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31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
3+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
1+阅读 · 2012年12月31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
Generative Adversarial Networks: A Survey and Taxonomy
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
10+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31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
3+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
1+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员