The majority of computer vision algorithms fail to find higher-order (abstract) patterns in an image so are not robust against adversarial attacks, unlike human lateralized vision. Deep learning considers each input pixel in a homogeneous manner such that different parts of a ``locality-sensitive hashing table'' are often not connected, meaning higher-order patterns are not discovered. Hence these systems are not robust against noisy, irrelevant, and redundant data, resulting in the wrong prediction being made with high confidence. Conversely, vertebrate brains afford heterogeneous knowledge representation through lateralization, enabling modular learning at different levels of abstraction. This work aims to verify the effectiveness, scalability, and robustness of a lateralized approach to real-world problems that contain noisy, irrelevant, and redundant data. The experimental results of multi-class (200 classes) image classification show that the novel system effectively learns knowledge representation at multiple levels of abstraction making it more robust than other state-of-the-art techniques. Crucially, the novel lateralized system outperformed all the state-of-the-art deep learning-based systems for the classification of normal and adversarial images by 19.05% - 41.02% and 1.36% - 49.22%, respectively. Findings demonstrate the value of heterogeneous and lateralized learning for computer vision applications.


翻译:计算机视觉算法中的大多数无法在图像中找到更高的顺序(抽象)模式,因此与人类横向愿景不同,与人类横向愿景不同,在对抗性攻击时并不强健。深层学习以同质的方式考虑每个输入像素,这样,“对地敏感散列表”的不同部分往往没有连接,这意味着没有发现较高顺序模式。因此,这些系统对于噪音、不相关和冗余的数据并不强,从而导致以高度自信作出错误的预测。相反,脊椎动物大脑通过横向化,在不同程度的抽象阶段进行模块化学习,提供多样化的知识代表。这项工作旨在核查对包含噪音、不相干和多余数据的现实世界问题的横向方法的有效性、可扩展性和稳健性。多级(200类)图像分类的实验结果显示,新系统在多个层次的抽象数据中有效地学习了知识,使其比其他最先进的技术更强。 令人惊讶的是,新形成的晚化系统通过不同层次的深度学习系统,超越了所有以19.02为基础的深层次学习系统。

0
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
零样本文本分类,Zero-Shot Learning for Text Classification
专知会员服务
95+阅读 · 2020年5月31日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12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
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
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
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
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
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年10月17日
VIP会员
相关资讯
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
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
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 · 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 · 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
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员