Machine learning (ML) models that learn and predict properties of computer programs are increasingly being adopted and deployed. These models have demonstrated success in applications such as auto-completing code, summarizing large programs, and detecting bugs and malware in programs. In this work, we investigate principled ways to adversarially perturb a computer program to fool such learned models, and thus determine their adversarial robustness. We use program obfuscations, which have conventionally been used to avoid attempts at reverse engineering programs, as adversarial perturbations. These perturbations modify programs in ways that do not alter their functionality but can be crafted to deceive an ML model when making a decision. We provide a general formulation for an adversarial program that allows applying multiple obfuscation transformations to a program in any language. We develop first-order optimization algorithms to efficiently determine two key aspects -- which parts of the program to transform, and what transformations to use. We show that it is important to optimize both these aspects to generate the best adversarially perturbed program. Due to the discrete nature of this problem, we also propose using randomized smoothing to improve the attack loss landscape to ease optimization. We evaluate our work on Python and Java programs on the problem of program summarization. We show that our best attack proposal achieves a $52\%$ improvement over a state-of-the-art attack generation approach for programs trained on a seq2seq model. We further show that our formulation is better at training models that are robust to adversarial attacks.


翻译:学习和预测计算机程序属性的机器学习模型(ML) 正在越来越多地被采用和部署。 这些模型在自动完成代码、 总结大型程序、 检测程序中的错误和恶意软件等应用中表现出成功。 在这项工作中, 我们调查了对立干扰计算机程序的原则方法, 以愚弄这些学习模型, 从而决定其对抗的稳健性。 我们使用程序模糊性, 通常用来避免尝试反向工程程序, 作为对抗性扰动。 这些扰动性改变程序的方式不会改变其功能, 但是可以在做出决策时伪造 ML 模型。 我们为对抗性程序提供了一个总体的配置, 允许对任何语言的程序应用多种迷惑变换。 我们开发了一级优化算法, 以便有效地确定两个关键方面 -- 程序中哪些部分要变换,哪些要用什么变换。 我们展示了这两个方面的优化方法对于产生最好的对抗性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性最性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性方案, 我们性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性攻击性

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