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BadNets: Identifying Vulnerabilities in the Machine Learning Model Supply Chain #3

Description

@palloc

公開日

2017-08-22

1. 概要

Deep learningは各分野で成果を出しているが、計算リソースが必要になるため、クラウド上で学習するサービス(MLaaS)がある。また、既存のモデルを利用したり、転移学習させることでコストを下げる方法があり、アウトソーシングが主流になりつつある。だが、学習時にバックドアをネットワークに仕込むことができ、通常のテストケースでは何も問題がないものの、特定のトリガーを入力させることで誤識別させることができる。これをBadNetsと呼ぶ。

2. 新規性・差分

3. 手法

outsourced training attack

モデルの形とデータセットをクラウドに投げて、学習結果のパラメータを受け取る場合を考える。

BadNetsモデルの条件:

  • val accを低下させてはいけない(val dataは未知)
  • トリガーを入力したとき、正常に訓練したモデルとは異なる予測を出力する(標的型・非標的型の2パターンある)

transfer learning attack

ユーザが悪意を持って学習されたモデルをダウンロードして、転移学習する場合を考える。

BadNetsモデルの条件:

  • 新しいアプリケーションに対して設定されたユーザのval accが高くなければならない
  • トリガーを入力したとき、正常に訓練したモデルとは異なる予測を出力する

どちらにせよ、学習データにトリガーとなるデータを仕込むことによってバックドアを作成する。

4. 結果

MNIST

以下のようなデータを混ぜた

x2

結果、すごいいい感じに間違えていて、標的型のバックドアを仕込めていると言える。
x3

悪意のあるデータは、全体の10%くらいでうまくいく。

Transfer learning

転移学習の場合は以下のようになる。(道路標識の識別)
tlexp

いい感じに間違えさせられていて、以下のようにconv5のactivationを可視化させたら、backdoorの発火するポイントがわかる。

x8

(他にも結果はいっぱいあるので気になる方は論文見てください)

5. 議論

DNNのバックドアを検出する技術を研究する必要がある。

6. コメント

防御手法もちゃんと提案してくれ…

論文情報・リンク

https://arxiv.org/pdf/1708.06733v1.pdf

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