神经网络中利用吸引子的鲁棒图像分类在存在外部分布和对抗样本的情况下

Jun, 2024

神经网络中利用吸引子的鲁棒图像分类在存在外部分布和对抗样本的情况下

Robust Image Classification in the Presence of Out-of-Distribution and Adversarial Samples Using Attractors in Neural Networks

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Nasrin Alipour, Seyyed Ali SeyyedSalehi

TL;DR在面对高干扰水平的离群样本和对抗性攻击时，通过利用训练样本作为吸引子训练全连接神经网络，可以提高网络的稳健性和对离群样本的识别能力，从而实现稳健分类，证实其在高度干扰的 MNIST 测试数据上达到 87.13% 的准确率，并以 98.84% 和 99.28% 的准确率分别区分 fashion-MNIST 和 CIFAR-10-bw 作为离群样本。即便在面对严重的对抗性攻击时，这些度量略有降低至 98.48% 和 98.88%，从而证明所提方法的稳健性。

Abstract

The proper handling of out-of-distribution (OOD) samples in deep classifiers is a critical concern for ensuring the suitability of deep neural networks in safety-critical systems. Existing approaches developed for robust OOD detection in the presence of →

out-of-distribution samples deep classifiers robust classification adversarial attacks perturbation levels

发现论文，激发创造

可证明鲁棒性的无需付出昂贵代价的异常检测

研究使用机器学习技术的安全关键系统需要可靠的不确定性评估。本研究发现，深度神经网络在处理分布外数据时可能会产生过度自信的预测。本研究提出了一种具有保护分布外数据和高准确度的分类器，并提供所有实验代码。

Jun, 2021

深度特征概率建模用于外样本和对抗性检测

本文提出了一种基于深度神经网络的参数概率分布模型来检测分布外和对抗性样本的方法，并探讨了高精度建模特征分布所带来的实际增益。

Sep, 2019

扩散去噪平滑在认证和对抗鲁棒的 ODD 检测中的应用

研究机器学习中如何确定训练分布和 ODD（Out-Of-Distribution）样本的检测机制，提出了一种基于 l2 范数的无需特定组件或训练的 ODD 鲁棒性证明的新方法以及改进了检测 ODD 攻击技巧的现有技术，在 CIFAR10 / 100 平均 OOD 检测度量方面相对于之前的方法有约 13％/ 5％的提高，并在分布内样本上提供高水平的认证和敌对鲁棒性。

Mar, 2023

神经网络的鲁棒性外部分布检测

本文主要研究深度学习模型在检测 in-distribution 和 OOD inputs 时受到极小对抗扰动的影响，并提出了一种名为 ALOE 的有效算法，该算法通过将模型暴露于经过对抗训练的 inlier 和 outlier examples 中的方式，可以灵活地与现有方法相结合，提高现有的 Out-of-distribution detection 方法的鲁棒性，CIFAR-10 和 CIFAR-100 数据集的 AUROC 分别提高了 58.4% 和 46.59%。

Mar, 2020

分类器中的数据分布外检测 via 生成

本文中，我们通过研究生成 “有效” 的 OOD 样本的复杂性，分析了调整之前的方法的可行性。我们提出了一种使用流形学习网络（例如变分自编码器）生成这些样本的新算法，然后训练一个 $n+1$ 分类器来检测 OOD，其中第 $n+1$ 类代表 OOD 样本。我们在 MNIST 和 Fashion-MNIST 数据集上将我们的方法与几种最近的基于分类器的 OOD 检测器进行了比较，实验表明我们的方法总体上表现更好。

Oct, 2019

朝着外部分布检测的现实基准

深度神经网络在各种技术和服务中得到越来越广泛的应用，但其容易受到来自训练集不同分布的样本的干扰，而常见的解决方法是使深度神经网络具备检测这种样本的能力。本文提出了一种基于 ImageNet 和 Places365 的全面评估标准，根据与训练集的语义相似性，将个别类别分为内部分布和外部分布，通过不同的技术确定哪些类别应被视为内部分布，得到具备不同性质的评估标准。不同的 ODD 检测技术在不同的评估标准下的实验结果表明，它们的有效性取决于所选择的评估标准，而基于置信度的技术在接近 ODD 样本上可能优于基于分类器的技术。

Apr, 2024

离群数据：对抗样本的熟悉 —— 综述

深度神经网络在现实应用中会遇到来自分布失真和对抗性攻击的数据，本综述聚焦于这两个领域的交叉研究，探讨如何通过鲁棒的分布失真检测和统一的鲁棒性进行对抗性攻击和对分布失真数据的健壮处理。

Apr, 2024

一种简单的统一框架用于检测样本的离群点和对抗攻击

本文提出了一种简单而有效的方法，可用于检测任何异常样本，适用于任何预训练的 softmax 神经分类器，在高鲁棒性方面表现优越，同时在检测离群样本和对抗样本方面都取得了最先进的性能，在分类增量学习中有着更广泛的应用。

Jul, 2018

自信度分类器用于异常检测的分析

本文针对图像分类中的 ODD 问题，分析研究了最近提出的使用置信分类器来检测 ODD 样本的方法，并结论表明该方法仍会对偏离训练数据分布的 OOD 样本产生高置信度，建议新增 “拒绝” 类别来训练分类器。

Apr, 2019

梯度正则化的离群样本检测

利用损失函数的梯度信息进行训练，实现神经网络在离分布数据上的检测，并通过能量采样方法提高模型性能。

Apr, 2024