Deep neural networks (DNNs) are found to be vulnerable to adversarial attacks, and various methods have been proposed for the defense. Among these methods, adversarial training has been drawing increasing attention because of its simplicity and effectiveness. However, the performance of the adversarial training is greatly limited by the architectures of target DNNs, which often makes the resulting DNNs with poor accuracy and unsatisfactory robustness. To address this problem, we propose DSARA to automatically search for the neural architectures that are accurate and robust after adversarial training. In particular, we design a novel cell-based search space specially for adversarial training, which improves the accuracy and the robustness upper bound of the searched architectures by carefully designing the placement of the cells and the proportional relationship of the filter numbers. Then we propose a two-stage search strategy to search for both accurate and robust neural architectures. At the first stage, the architecture parameters are optimized to minimize the adversarial loss, which makes full use of the effectiveness of the adversarial training in enhancing the robustness. At the second stage, the architecture parameters are optimized to minimize both the natural loss and the adversarial loss utilizing the proposed multi-objective adversarial training method, so that the searched neural architectures are both accurate and robust. We evaluate the proposed algorithm under natural data and various adversarial attacks, which reveals the superiority of the proposed method in terms of both accurate and robust architectures. We also conclude that accurate and robust neural architectures tend to deploy very different structures near the input and the output, which has great practical significance on both hand-crafting and automatically designing of accurate and robust neural architectures.


翻译:深心神经网络(DNN)被认为容易受到对抗性攻击,而且为国防提出了各种方法。在这些方法中,对抗性培训因其简单和有效性而日益引起人们的注意。然而,对抗性培训的绩效受到目标DNN结构的极大限制,而目标DNN的架构往往使由此产生的DNNN的准确性和稳健性都很低。为了解决这一问题,我们建议DSARA自动寻找在对抗性培训后准确和稳健的神经结构。特别是,我们设计了一个新的基于细胞的搜索空间,专门用于对抗性培训,通过仔细设计细胞位置和过滤数字的相称关系,提高搜索结构的准确性和稳健性。然后,我们提出一个两阶段的搜索战略,以寻找准确和稳健的神经结构。 在第一阶段,我们建议的结构参数优化以尽量减少对抗性培训的有效性,在加强强健健健性培训结构方面,在第二阶段,建筑参数优化将准确性的准确性和稳健性产出置于最上面,在设计强性结构下,在设计强性研究性结构下,在设计强性结构中,在设计强性结构下,我们提出的自然性结构下,在设计中也倾向于的准确性结构下,在设计强性结构下,对性结构下,对性结构下,在进行精确性分析性分析性结构下,在评估。我们提出了强性分析性攻击性要求性分析性分析性结构下,在设计强性结构下,在进行性评估。我们性结构下,对性结构的准确性结构的精确性评估的精确性结构下,在设计,我们性评估。在设计,我们性结构下,在性评估的精确性结构下,在性结构下,在性分析性分析性分析性分析性结构下,在设计,在设计,在性结构下,在性评估。在设计性结构下,我们性分析性结构下,以性结构下,我们性结构下,在设计中,在进行性结构下,我们性结构下,对性分析性结构下,在设计下,在设计下,在设计中,在设计中,在进行性结构下,对性结构下,对性分析性分析性评估,在性分析性分析性分析性分析性结构下,在性结构下,我们性结构下,我们性结构下,我们性分析性

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