对抗性示例是故意生成用于欺骗深层神经网络的输入。最近的研究提出了不受规范限制的不受限制的对抗攻击。但是，以前的不受限制攻击方法仍然存在限制在黑框设置中欺骗现实世界应用程序的局限性。在本文中，我们提出了一种新的方法，用于使用GAN生成不受限制的对抗示例，其中攻击者只能访问分类模型的前1个最终决定。我们的潜在方法有效地利用了潜在空间中基于决策的攻击的优势，并成功地操纵了潜在的向量来欺骗分类模型。通过广泛的实验，我们证明我们提出的方法有效地评估了在黑框设置中查询有限的分类模型的鲁棒性。首先，我们证明我们的目标攻击方法是有效的，可以为包含307个身份的面部身份识别模型产生不受限制的对抗示例。然后，我们证明所提出的方法还可以成功攻击现实世界的名人识别服务。

近年来，由于深度神经网络的发展，面部识别取得了很大的进步，但最近发现深神经网络容易受到对抗性例子的影响。这意味着基于深神经网络的面部识别模型或系统也容易受到对抗例子的影响。但是，现有的攻击面部识别模型或具有对抗性示例的系统可以有效地完成白色盒子攻击，而不是黑盒模仿攻击，物理攻击或方便的攻击，尤其是在商业面部识别系统上。在本文中，我们提出了一种攻击面部识别模型或称为RSTAM的系统的新方法，该方法可以使用由移动和紧凑型打印机打印的对抗性面膜进行有效的黑盒模仿攻击。首先，RSTAM通过我们提出的随机相似性转换策略来增强对抗性面罩的可传递性。此外，我们提出了一种随机的元优化策略，以结合几种预训练的面部模型来产生更一般的对抗性掩模。最后，我们在Celeba-HQ，LFW，化妆转移（MT）和CASIA-FACEV5数据集上进行实验。还对攻击的性能进行了最新的商业面部识别系统的评估：Face ++，Baidu，Aliyun，Tencent和Microsoft。广泛的实验表明，RSTAM可以有效地对面部识别模型或系统进行黑盒模仿攻击。

Current neural network-based classifiers are susceptible to adversarial examples even in the black-box setting, where the attacker only has query access to the model. In practice, the threat model for real-world systems is often more restrictive than the typical black-box model where the adversary can observe the full output of the network on arbitrarily many chosen inputs. We define three realistic threat models that more accurately characterize many real-world classifiers: the query-limited setting, the partialinformation setting, and the label-only setting. We develop new attacks that fool classifiers under these more restrictive threat models, where previous methods would be impractical or ineffective. We demonstrate that our methods are effective against an ImageNet classifier under our proposed threat models. We also demonstrate a targeted black-box attack against a commercial classifier, overcoming the challenges of limited query access, partial information, and other practical issues to break the Google Cloud Vision API.

当系统的全面了解时然而，这种技术在灰盒设置中行动不成功，攻击者面部模板未知。在这项工作中，我们提出了一种具有新开发的目标函数的相似性的灰度逆势攻击（SGADV）技术。 SGAdv利用不同的评分来产生优化的对抗性实例，即基于相似性的对抗性攻击。这种技术适用于白盒和灰度箱攻击，针对使用不同分数确定真实或调用用户的身份验证系统。为了验证SGAdv的有效性，我们对LFW，Celeba和Celeba-HQ的面部数据集进行了广泛的实验，反对白盒和灰度箱设置的面部和洞察面的深脸识别模型。结果表明，所提出的方法显着优于灰色盒设置中的现有的对抗性攻击技术。因此，我们总结了开发对抗性示例的相似性基础方法可以令人满意地迎合去认证的灰度箱攻击场景。

基于深度神经网络（DNN）的智能信息（IOT）系统已被广泛部署在现实世界中。然而，发现DNNS易受对抗性示例的影响，这提高了人们对智能物联网系统的可靠性和安全性的担忧。测试和评估IOT系统的稳健性成为必要和必要。最近已经提出了各种攻击和策略，但效率问题仍未纠正。现有方法是计算地广泛或耗时，这在实践中不适用。在本文中，我们提出了一种称为攻击启发GaN（AI-GaN）的新框架，在有条件地产生对抗性实例。曾经接受过培训，可以有效地给予对抗扰动的输入图像和目标类。我们在白盒设置的不同数据集中应用AI-GaN，黑匣子设置和由最先进的防御保护的目标模型。通过广泛的实验，AI-GaN实现了高攻击成功率，优于现有方法，并显着降低了生成时间。此外，首次，AI-GaN成功地缩放到复杂的数据集。 Cifar-100和Imagenet，所有课程中的成功率约为90美元。

Video classification systems are vulnerable to adversarial attacks, which can create severe security problems in video verification. Current black-box attacks need a large number of queries to succeed, resulting in high computational overhead in the process of attack. On the other hand, attacks with restricted perturbations are ineffective against defenses such as denoising or adversarial training. In this paper, we focus on unrestricted perturbations and propose StyleFool, a black-box video adversarial attack via style transfer to fool the video classification system. StyleFool first utilizes color theme proximity to select the best style image, which helps avoid unnatural details in the stylized videos. Meanwhile, the target class confidence is additionally considered in targeted attacks to influence the output distribution of the classifier by moving the stylized video closer to or even across the decision boundary. A gradient-free method is then employed to further optimize the adversarial perturbations. We carry out extensive experiments to evaluate StyleFool on two standard datasets, UCF-101 and HMDB-51. The experimental results demonstrate that StyleFool outperforms the state-of-the-art adversarial attacks in terms of both the number of queries and the robustness against existing defenses. Moreover, 50% of the stylized videos in untargeted attacks do not need any query since they can already fool the video classification model. Furthermore, we evaluate the indistinguishability through a user study to show that the adversarial samples of StyleFool look imperceptible to human eyes, despite unrestricted perturbations.

为了适用于现实情况，提出了边界攻击（BAS），并仅使用决策信息确保了100％的攻击成功率。但是，现有的BA方法通过利用简单的随机抽样（SRS）来估算梯度来制作对抗性示例，从而消耗大量模型查询。为了克服SRS的弊端，本文提出了基于拉丁超立方体采样的边界攻击（LHS-BA）以节省查询预算。与SR相比，LHS在相同数量的随机样品中具有更好的均匀性。因此，这些随机样品的平均值比SRS估计的平均梯度更接近真实梯度。在包括MNIST，CIFAR和IMAGENET-1K在内的基准数据集上进行了各种实验。实验结果表明，就查询效率而言，拟议的LHS-BA优于最先进的BA方法。源代码可在https://github.com/gzhu-dvl/lhs-ba上公开获得。

深度神经网络容易受到来自对抗性投入的攻击，并且最近，特洛伊木马误解或劫持模型的决定。我们通过探索有界抗逆性示例空间和生成的对抗网络内的自然输入空间来揭示有界面的对抗性实例 - 通用自然主义侵害贴片的兴趣类 - 我们呼叫TNT。现在，一个对手可以用一个自然主义的补丁来手臂自己，不太恶意，身体上可实现，高效 - 实现高攻击成功率和普遍性。 TNT是普遍的，因为在场景中的TNT中捕获的任何输入图像都将：i）误导网络（未确定的攻击）;或ii）迫使网络进行恶意决定（有针对性的攻击）。现在，有趣的是，一个对抗性补丁攻击者有可能发挥更大的控制水平 - 选择一个独立，自然的贴片的能力，与被限制为嘈杂的扰动的触发器 - 到目前为止只有可能与特洛伊木马攻击方法有可能干扰模型建设过程，以嵌入风险发现的后门;但是，仍然意识到在物理世界中部署的补丁。通过对大型视觉分类任务的广泛实验，想象成在其整个验证集50,000张图像中进行评估，我们展示了TNT的现实威胁和攻击的稳健性。我们展示了攻击的概括，以创建比现有最先进的方法实现更高攻击成功率的补丁。我们的结果表明，攻击对不同的视觉分类任务（CIFAR-10，GTSRB，PUBFIG）和多个最先进的深神经网络，如WieredEnet50，Inception-V3和VGG-16。

许多最先进的ML模型在各种任务中具有优于图像分类的人类。具有如此出色的性能，ML模型今天被广泛使用。然而，存在对抗性攻击和数据中毒攻击的真正符合ML模型的稳健性。例如，Engstrom等人。证明了最先进的图像分类器可以容易地被任意图像上的小旋转欺骗。由于ML系统越来越纳入安全性和安全敏感的应用，对抗攻击和数据中毒攻击构成了相当大的威胁。本章侧重于ML安全的两个广泛和重要的领域：对抗攻击和数据中毒攻击。

To assess the vulnerability of deep learning in the physical world, recent works introduce adversarial patches and apply them on different tasks. In this paper, we propose another kind of adversarial patch: the Meaningful Adversarial Sticker, a physically feasible and stealthy attack method by using real stickers existing in our life. Unlike the previous adversarial patches by designing perturbations, our method manipulates the sticker's pasting position and rotation angle on the objects to perform physical attacks. Because the position and rotation angle are less affected by the printing loss and color distortion, adversarial stickers can keep good attacking performance in the physical world. Besides, to make adversarial stickers more practical in real scenes, we conduct attacks in the black-box setting with the limited information rather than the white-box setting with all the details of threat models. To effectively solve for the sticker's parameters, we design the Region based Heuristic Differential Evolution Algorithm, which utilizes the new-found regional aggregation of effective solutions and the adaptive adjustment strategy of the evaluation criteria. Our method is comprehensively verified in the face recognition and then extended to the image retrieval and traffic sign recognition. Extensive experiments show the proposed method is effective and efficient in complex physical conditions and has a good generalization for different tasks.

The authors thank Nicholas Carlini (UC Berkeley) and Dimitris Tsipras (MIT) for feedback to improve the survey quality. We also acknowledge X. Huang (Uni. Liverpool), K. R. Reddy (IISC), E. Valle (UNICAMP), Y. Yoo (CLAIR) and others for providing pointers to make the survey more comprehensive.

尽管机器学习系统的效率和可扩展性，但最近的研究表明，许多分类方法，尤其是深神经网络（DNN），易受对抗的例子;即，仔细制作欺骗训练有素的分类模型的例子，同时无法区分从自然数据到人类。这使得在安全关键区域中应用DNN或相关方法可能不安全。由于这个问题是由Biggio等人确定的。 （2013）和Szegedy等人。（2014年），在这一领域已经完成了很多工作，包括开发攻击方法，以产生对抗的例子和防御技术的构建防范这些例子。本文旨在向统计界介绍这一主题及其最新发展，主要关注对抗性示例的产生和保护。在数值实验中使用的计算代码（在Python和R）公开可用于读者探讨调查的方法。本文希望提交人们将鼓励更多统计学人员在这种重要的令人兴奋的领域的产生和捍卫对抗的例子。

深度神经网络的面部识别模型已显示出容易受到对抗例子的影响。但是，过去的许多攻击都要求对手使用梯度下降来解决输入依赖性优化问题，这使该攻击实时不切实际。这些对抗性示例也与攻击模型紧密耦合，并且在转移到不同模型方面并不那么成功。在这项工作中，我们提出了Reface，这是对基于对抗性转换网络（ATN）的面部识别模型的实时，高度转移的攻击。 ATNS模型对抗性示例生成是馈送前向神经网络。我们发现，纯U-NET ATN的白盒攻击成功率大大低于基于梯度的攻击，例如大型面部识别数据集中的PGD。因此，我们为ATN提出了一个新的架构，该架构缩小了这一差距，同时维持PGD的10000倍加速。此外，我们发现在给定的扰动幅度下，与PGD相比，我们的ATN对抗扰动在转移到新的面部识别模型方面更有效。 Reface攻击可以在转移攻击环境中成功欺骗商业面部识别服务，并将面部识别精度从AWS SearchFaces API和Azure Face验证准确性从91％降低到50.1％，从而将面部识别精度从82％降低到16.4％。

In recent years, deep neural network approaches have been widely adopted for machine learning tasks, including classification. However, they were shown to be vulnerable to adversarial perturbations: carefully crafted small perturbations can cause misclassification of legitimate images. We propose Defense-GAN, a new framework leveraging the expressive capability of generative models to defend deep neural networks against such attacks. Defense-GAN is trained to model the distribution of unperturbed images. At inference time, it finds a close output to a given image which does not contain the adversarial changes. This output is then fed to the classifier. Our proposed method can be used with any classification model and does not modify the classifier structure or training procedure. It can also be used as a defense against any attack as it does not assume knowledge of the process for generating the adversarial examples. We empirically show that Defense-GAN is consistently effective against different attack methods and improves on existing defense strategies. Our code has been made publicly available at https://github.com/kabkabm/defensegan.

虽然近年来，在2D图像领域的攻击和防御中，许多努力已经探讨了3D模型的脆弱性。现有的3D攻击者通常在点云上执行点明智的扰动，从而导致变形的结构或异常值，这很容易被人类察觉。此外，它们的对抗示例是在白盒设置下产生的，当转移到攻击远程黑匣子型号时经常遭受低成功率。在本文中，我们通过提出一种新的难以察觉的转移攻击（ITA）：1）难以察觉的3D点云攻击来自两个新的和具有挑战性的观点：1）难以察觉：沿着邻域表面的正常向量限制每个点的扰动方向，导致产生具有类似几何特性的示例，从而增强了难以察觉。 2）可转移性：我们开发了一个对抗性转变模型，以产生最有害的扭曲，并强制实施对抗性示例来抵抗它，从而提高其对未知黑匣子型号的可转移性。此外，我们建议通过学习更辨别的点云表示来培训更强大的黑盒3D模型来防御此类ITA攻击。广泛的评估表明，我们的ITA攻击比最先进的人更令人无法察觉和可转让，并验证我们的国防战略的优势。

基于转移的对手示例是最重要的黑匣子攻击类别之一。然而，在对抗性扰动的可转移性和难以察觉之间存在权衡。在此方向上的事先工作经常需要固定但大量的$ \ ell_p $ -norm扰动预算，达到良好的转移成功率，导致可察觉的对抗扰动。另一方面，目前的大多数旨在产生语义保留扰动的难以限制的对抗攻击患有对目标模型的可转移性较弱。在这项工作中，我们提出了一个几何形象感知框架，以产生具有最小变化的可转移的对抗性示例。类似于在统计机器学习中的模型选择，我们利用验证模型为$ \ ell _ {\ infty} $ - norm和不受限制的威胁模型中选择每个图像的最佳扰动预算。广泛的实验验证了我们对平衡令人难以置信的难以察觉和可转移性的框架的有效性。方法论是我们进入CVPR'21安全性AI挑战者的基础：对想象成的不受限制的对抗攻击，其中我们将第1位排名第1,559支队伍，并在决赛方面超过了亚军提交的提交4.59％和23.91％分别和平均图像质量水平。代码可在https://github.com/equationliu/ga-attack获得。

深度学习的进步使得广泛的有希望的应用程序。然而，这些系统容易受到对抗机器学习（AML）攻击的影响;对他们的意见的离前事实制作的扰动可能导致他们错误分类。若干最先进的对抗性攻击已经证明他们可以可靠地欺骗分类器，使这些攻击成为一个重大威胁。对抗性攻击生成算法主要侧重于创建成功的例子，同时控制噪声幅度和分布，使检测更加困难。这些攻击的潜在假设是脱机产生的对抗噪声，使其执行时间是次要考虑因素。然而，最近，攻击者机会自由地产生对抗性示例的立即对抗攻击已经可能。本文介绍了一个新问题：我们如何在实时约束下产生对抗性噪音，以支持这种实时对抗攻击？了解这一问题提高了我们对这些攻击对实时系统构成的威胁的理解，并为未来防御提供安全评估基准。因此，我们首先进行对抗生成算法的运行时间分析。普遍攻击脱机产生一般攻击，没有在线开销，并且可以应用于任何输入;然而，由于其一般性，他们的成功率是有限的。相比之下，在特定输入上工作的在线算法是计算昂贵的，使它们不适合在时间约束下的操作。因此，我们提出房间，一种新型实时在线脱机攻击施工模型，其中离线组件用于预热在线算法，使得可以在时间限制下产生高度成功的攻击。

基于CNN的面部识别模型带来了显着的性能改善，但它们容易受到对抗的扰动。最近的研究表明，即使只能访问模型的硬盘标签输出，对手也可以欺骗模型。然而，由于需要许多查询来寻找不可察觉的对抗性噪声，因此减少查询的数量对于这些攻击至关重要。在本文中，我们指出了现有的基于决策黑匣子攻击的两个限制。我们观察到它们浪费查询以进行背景噪声优化，并且他们不利用为其他图像产生的对抗扰动。我们利用3D面部对齐以克服这些限制，并提出了一种关于对地形识别的查询有效的黑匣子攻击的一般策略，名为几何自适应词典攻击（GADA）。我们的核心思想是在UV纹理地图中创造一个对抗扰动，并将其投影到图像中的脸上。通过将扰动搜索空间限制到面部区域并有效地回收之前的扰动来大大提高查询效率。我们将GADA策略应用于两个现有的攻击方法，并在LFW和CPLFW数据集的实验中显示出压倒性的性能改进。此外，我们还提出了一种新的攻击策略，可以规避基于类似性的有状态检测，该检测标识了基于查询的黑盒攻击过程。

Deep neural networks (DNNs) are one of the most prominent technologies of our time, as they achieve state-of-the-art performance in many machine learning tasks, including but not limited to image classification, text mining, and speech processing. However, recent research on DNNs has indicated ever-increasing concern on the robustness to adversarial examples, especially for security-critical tasks such as traffic sign identification for autonomous driving. Studies have unveiled the vulnerability of a well-trained DNN by demonstrating the ability of generating barely noticeable (to both human and machines) adversarial images that lead to misclassification. Furthermore, researchers have shown that these adversarial images are highly transferable by simply training and attacking a substitute model built upon the target model, known as a black-box attack to DNNs.Similar to the setting of training substitute models, in this paper we propose an effective black-box attack that also only has access to the input (images) and the output (confidence scores) of a targeted DNN. However, different from leveraging attack transferability from substitute models, we propose zeroth order optimization (ZOO) based attacks to directly estimate the gradients of the targeted DNN for generating adversarial examples. We use zeroth order stochastic coordinate descent along with dimension reduction, hierarchical attack and importance sampling techniques to * Pin-Yu Chen and Huan Zhang contribute equally to this work.

大多数对抗攻击防御方法依赖于混淆渐变。这些方法在捍卫基于梯度的攻击方面是成功的;然而，它们容易被攻击绕过，该攻击不使用梯度或近似近似和使用校正梯度的攻击。不存在不存在诸如对抗培训等梯度的防御，但这些方法通常对诸如其幅度的攻击进行假设。我们提出了一种分类模型，该模型不会混淆梯度，并且通过施工而强大而不承担任何关于攻击的知识。我们的方法将分类作为优化问题，我们“反转”在不受干扰的自然图像上培训的条件发电机，以找到生成最接近查询图像的类。我们假设潜在的脆性抗逆性攻击源是前馈分类器的高度低维性质，其允许对手发现输入空间中的小扰动，从而导致输出空间的大变化。另一方面，生成模型通常是低到高维的映射。虽然该方法与防御GaN相关，但在我们的模型中使用条件生成模型和反演而不是前馈分类是临界差异。与Defense-GaN不同，它被证明生成了容易规避的混淆渐变，我们表明我们的方法不会混淆梯度。我们展示了我们的模型对黑箱攻击的极其强劲，并与自然训练的前馈分类器相比，对白盒攻击的鲁棒性提高。