Reinforcement learning allows machines to learn from their own experience. Nowadays, it is used in safety-critical applications, such as autonomous driving, despite being vulnerable to attacks carefully crafted to either prevent that the reinforcement learning algorithm learns an effective and reliable policy, or to induce the trained agent to make a wrong decision. The literature about the security of reinforcement learning is rapidly growing, and some surveys have been proposed to shed light on this field. However, their categorizations are insufficient for choosing an appropriate defense given the kind of system at hand. In our survey, we do not only overcome this limitation by considering a different perspective, but we also discuss the applicability of state-of-the-art attacks and defenses when reinforcement learning algorithms are used in the context of autonomous driving.
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计算能力和大型培训数据集的可用性增加，机器学习的成功助长了。假设它充分代表了在测试时遇到的数据，则使用培训数据来学习新模型或更新现有模型。这种假设受到中毒威胁的挑战，这种攻击会操纵训练数据，以损害模型在测试时的表现。尽管中毒已被认为是行业应用中的相关威胁，到目前为止，已经提出了各种不同的攻击和防御措施，但对该领域的完整系统化和批判性审查仍然缺失。在这项调查中，我们在机器学习中提供了中毒攻击和防御措施的全面系统化，审查了过去15年中该领域发表的100多篇论文。我们首先对当前的威胁模型和攻击进行分类，然后相应地组织现有防御。虽然我们主要关注计算机视觉应用程序，但我们认为我们的系统化还包括其他数据模式的最新攻击和防御。最后，我们讨论了中毒研究的现有资源，并阐明了当前的局限性和该研究领域的开放研究问题。
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评估机器学习模型对对抗性示例的鲁棒性是一个具有挑战性的问题。已经证明，许多防御能力通过导致基于梯度的攻击失败，从而提供了一种错误的鲁棒感，并且在更严格的评估下它们已被打破。尽管已经提出了指南和最佳实践来改善当前的对抗性鲁棒性评估，但缺乏自动测试和调试工具，使以系统的方式应用这些建议变得困难。在这项工作中，我们通过以下方式克服了这些局限性：（i）根据它们如何影响基于梯度的攻击的优化对攻击失败进行分类，同时还揭示了两种影响许多流行攻击实施和过去评估的新型故障； （ii）提出了六个新的失败指标，以自动检测到攻击优化过程中这种失败的存在； （iii）建议采用系统协议来应用相应的修复程序。我们广泛的实验分析涉及3个不同的应用域中的15多个模型，表明我们的失败指标可用于调试和改善当前的对抗性鲁棒性评估，从而为自动化和系统化它们提供了第一步。我们的开源代码可在以下网址获得：https：//github.com/pralab/indicatorsofattackfailure。
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后门攻击在训练期间注入中毒样本，目的是迫使机器学习模型在测试时间呈现特定触发时输出攻击者所选的类。虽然在各种环境中展示了后门攻击和针对不同的模型，但影响其有效性的因素仍然不太了解。在这项工作中，我们提供了一个统一的框架，以研究增量学习和影响功能的镜头下的后门学习过程。我们表明，后门攻击的有效性取决于：（i）由普通参数控制的学习算法的复杂性; （ii）注入训练集的后门样品的一部分; （iii）后门触发的大小和可见性。这些因素会影响模型学会与目标类别相关联的速度触发器的存在的速度。我们的分析推出了封路计空间中的区域的有趣存在，其中清洁试验样品的准确性仍然很高，而后门攻击无效，从而提示改善现有防御的新标准。
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对基于机器学习的分类器以及防御机制的对抗攻击已在单一标签分类问题的背景下广泛研究。在本文中，我们将注意力转移到多标签分类，其中关于所考虑的类别中的关系的域知识可以提供自然的方法来发现不连贯的预测，即与培训数据之外的对抗的例子相关的预测分配。我们在框架中探讨这种直觉，其中一阶逻辑知识被转换为约束并注入半监督的学习问题。在此设置中，约束分类器学会满足边际分布的域知识，并且可以自然地拒绝具有不连贯预测的样本。尽管我们的方法在训练期间没有利用任何对攻击的知识，但我们的实验分析令人惊讶地推出了域名知识约束可以有效地帮助检测对抗性示例，特别是如果攻击者未知这样的约束。
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