计算机工程

作者：刘帅威, 李智, 王国美, 张丽

单位：贵州大学计算机科学与技术学院公共大数据国家重点实验室, 贵州 贵阳 550025

关键词：深度神经网络,对抗样本,对抗攻击,Transformer模型,生成对抗网络,注意力机制

基金：国家自然科学基金(62062023)

对抗攻击与防御是计算机安全领域的一个热门研究方向。针对现有基于梯度的对抗样本生成方法可视质量差、基于优化的方法生成效率低的问题，提出基于Transformer和生成对抗网络（GAN）的对抗样本生成算法Trans-GAN。首先利用Transformer强大的视觉表征能力，将其作为重构网络，用于接收干净图像并生成攻击噪声；其次将Transformer重构网络作为生成器，与基于深度卷积网络的鉴别器相结合组成GAN网络架构，提高生成图像的真实性并保证训练的稳定性，同时提出改进的注意力机制Targeted Self-Attention，在训练网络时引入目标标签作为先验知识，指导网络模型学习生成具有特定攻击目标的对抗扰动；最后利用跳转连接将对抗噪声施加在干净样本上，形成对抗样本，攻击目标分类网络。实验结果表明：Trans-GAN算法针对MNIST数据集中2种模型的攻击成功率都达到99.9%以上，针对CIFAR10数据集中2种模型的攻击成功率分别达到96.36%和98.47%，优于目前先进的基于生成式的对抗样本生成方法；相比快速梯度符号法和投影梯度下降法，Trans-GAN算法生成的对抗噪声扰动量更小，形成的对抗样本更加自然，满足人类视觉不易分辨的要求。

来源：2024年第2期

《计算机工程》期刊编辑部

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