清華大學董胤蓬:Adversarial Robustness of Deep Learning

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人工智能論壇如今浩如煙海,有硬貨、有乾貨的講座卻百裡挑一。AI未來說·青年學術論壇自 2019 年 1 月 19 日啟動以來,論壇已連續舉辦十二期,累計吸引上萬人報名參加,報名群體遍佈全國三十多個省份,境內外十三個國家,四百餘所高校和科研院所。 第十二期AI未來說·青年學術論壇(百度獎學金博士生特別專場)已於2020年1月5日下午在北京市百度科技園 K6 報告廳舉行。清華大學董胤蓬為大家帶來報告《Adversarial Robustness of Deep Learning》。

董胤蓬,清華大學計算機系人工智能研究院三年級博士生,導師為朱軍教授。主要研究方向為機器學習與計算機視覺,聚焦深度學習在對抗環境中的魯棒性的研究。

報告內容:針對的是現有深度學習模型容易被攻擊者的對抗樣本所欺騙的問題,董博士在深度學習在對抗環境中的魯棒性的三項研究成果。

清華大學董胤蓬:Adversarial Robustness of Deep Learning

Adversarial Robustness of Deep Learning

清華大學董胤蓬:Adversarial Robustness of Deep Learning

深度學習這兩年取得了很多進展,相關模型也被用於各類系統。但與此同時,深度學習模型的可靠性也受到諸多考驗。多種發現表明,深度學習模型容易被攻擊者的對抗樣本所欺騙,即攻擊者向原始樣本中添加一些微小的樣本,而這些樣本會導致模型將該項本錯誤地歸類。一些樣本在人眼看來和原張沒有區別,但深度學習模型卻做出了錯誤的判斷,這會帶來一些很實際的安全隱患。在實際系統當中也存在對抗樣本,如在交通數據中添加一些噪聲,就會使得自動駕駛系統預測錯誤。

對抗樣本可以歸結為優化問題,為求解這樣的優化問題,有很多方法用於尋找對抗樣本,或是直接優化對抗樣本。很多方法都需要獲取網絡梯度,即網絡參數信息,這被稱為白盒攻擊,而無需網絡梯度的方法被稱為黑盒攻擊。基於對抗樣本的遷移性能,即針對一種模型的對抗樣本,也能欺騙其他模型,這可以產生對抗樣本。另一方面,可以通過估計模型梯度,或者隨機搜索的方法尋找對抗樣本。

董博士的第一項工作是動量迭代式樣本生成方法。對抗樣本的遷移性能和白盒攻擊能力是無法兩全需要權衡的。借鑑優化領域的動量算法,在對抗樣本的生成過程中,記錄並使用了動量疊加過程,這樣既提高了對抗樣本的遷移性能,提升了對黑盒模型的攻擊能力,又能夠對白盒模型不過於敏感。

現有一些方法能夠提升模型的防禦力。董博士的第二項工作是通過圖像變換、頻域變換,相比其他算法,在攻擊效率不變的同時,減少對當前模型的敏感程度,更好地攻擊具有防禦的黑盒模型。

第三項工作是結合未知網絡梯度的攻擊方法和網絡梯度估計方法,更有效地提升黑盒攻擊。

清華大學董胤蓬:Adversarial Robustness of Deep Learning

AI未來說*青年學術論壇


第一期 數據挖掘專場

1. 李國傑院士:理性認識人工智能的“頭雁”作用

2. 百度熊輝教授:大數據智能化人才管理

3. 清華唐傑教授:網絡表示學習理論及應用

4. 瑞萊智慧劉強博士:深度學習時代的個性化推薦

5. 清華柴成亮博士:基於人機協作的數據管理


第二期 自然語言處理專場

1. 中科院張家俊:面向自然語言生成的同步雙向推斷模型

2. 北郵李蕾:關於自動文本摘要的分析與討論

3. 百度孫珂:對話技術的產業化應用與問題探討

4. 阿里譚繼偉:基於序列到序列模型的文本摘要及淘寶的實踐

5. 哈工大劉一佳:通過句法分析看上下文相關詞向量


第三期 計算機視覺專場

1. 北大彭宇新:跨媒體智能分析與應用

2. 清華魯繼文:深度強化學習與視覺內容理解

3. 百度李穎超:百度增強現實技術及應⽤

4. 中科院張士峰:基於深度學習的通用物體檢測算法對比探索

5. 港中文李弘揚 :物體檢測最新進展


第四期 語音技術專場

1. 中科院陶建華:語音技術現狀與未來

2. 清華大學吳及:音頻信號的深度學習處理方法

3. 小米王育軍:小愛背後的小米語音技術

4. 百度康永國:AI 時代的百度語音技術

5. 中科院劉斌:基於聯合對抗增強訓練的魯棒性端到端語音識別


第五期 量子計算專場

1. 清華大學翟薈:Discovering Quantum Mechanics with Machine Learning

2. 南方科技大學魯大為:量子計算與人工智能的碰撞

3. 荷蘭國家數學和計算機科學中心(CWI)李繹楠:大數據時代下的量子計算

4. 蘇黎世聯邦理工學院(ETH)楊宇翔:量子精密測量

5. 百度段潤堯:量子架構——機遇與挑戰


第六期 機器學習專場

1. 中科院張文生:健康醫療大數據時代的認知計算

2. 中科院莊福振:基於知識共享的機器學習算法研究及應用

3. 百度胡曉光:飛槳(PaddlePaddle)核心技術與應用實踐

4. 清華大學王奕森:Adversarial Machine Learning: Attack and Defence

5. 南京大學趙申宜:SCOPE - Scalable Composite Optimization for Learning


第七期 自動駕駛專場

1. 北京大學查紅彬:基於數據流處理的SLAM技術

2. 清華大學鄧志東:自動駕駛的“感”與“知” - 挑戰與機遇

3. 百度朱帆:開放時代的自動駕駛 - 百度Apollo計劃

4. 北理宋文傑:時空域下智能車輛未知區域自主導航技術


第八期 深度學習專場

1. 中科院文新:深度學習入門基礎與學習資源

2. 中科院陳智能:計算機視覺經典——深度學習與目標檢測

3. 中科院付鵬:深度學習與機器閱讀


第九期 個性化內容推薦專場

1. 人民大學趙鑫:基於知識與推理的序列化推薦技術研究

2. 中科院趙軍:知識圖譜關鍵技術及其在推薦系統中的應用


第十期 視頻理解與推薦專場

1. 北京大學袁曉如:智能數據可視分析


第十一期 信息檢索與知識圖譜專場

1. 人民大學徐君:智能搜索中的排序-突破概率排序準則

2. 北京郵電大學邵鎣俠:知識圖譜高效嵌入方法

3. 百度宋勳超:百度大規模知識圖譜構建及智能應用

4. 百度周景博:POI知識圖譜的構建及應用

5. 百度馮知凡:基於知識圖譜的多模認知技術及智能應用

清華大學董胤蓬:Adversarial Robustness of Deep Learning

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