Analyzing the worst-case performance of deep neural networks against input perturbations amounts to solving a large-scale non-convex optimization problem, for which several past works have proposed convex relaxations as a promising alternative. However, even for reasonably-sized neural networks, these relaxations are not tractable, and so must be replaced by even weaker relaxations in practice. In this work, we propose a novel operator splitting method that can directly solve a convex relaxation of the problem to high accuracy, by splitting it into smaller sub-problems that often have analytical solutions. The method is modular, scales to very large problem instances, and compromises operations that are amenable to fast parallelization with GPU acceleration. We demonstrate our method in bounding the worst-case performance of large convolutional networks in image classification and reinforcement learning settings, and in reachability analysis of neural network dynamical systems.


翻译:分析深神经网络最坏的性能,防止输入扰动,这等于解决了大规模非电离层优化问题,过去的若干著作都提出将松动的松动作为一种有希望的替代方案。然而,即使对合理规模的神经网络来说,这些松动也是无法牵动的,因此必须用实际中甚至更弱的松动来取代。在这项工作中,我们建议一种新型的操作者分解方法,通过将它分为往往具有分析解决方案的小型子问题,直接解决问题以高度准确性松动。这种方法是模块化的,规模到非常大的问题实例,以及易于与GPU加速快速平行平行的妥协操作。我们展示了在图像分类和强化学习环境以及神经网络动态系统的可达性分析中将大型革命网络最坏的性能捆绑起来的方法。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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