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機械と人間の認識ギャップを考慮した深層学習セキュリティ・プライバシーに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H04164
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61030:知能情報学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

佐久間 淳  筑波大学, システム情報系, 教授 (90376963)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード機械学習 / 人工知能 / セキュリティ / プライバシー / 高信頼AI / 敵対的学習 / ドメイン汎化 / 説明可能AI / 深層学習 / 信頼性 / モデル帰属 / 敵対的サンプル / 電子透かし
研究開始時の研究の概要

深層学習の急速な発展に伴い、画像や音声などの認識精度が人間の認識能力を超える程度にまで改善した.今後は機械学習が人間や社会にとって重要な判断や意思決定の一部を担うようになることが予想される. 本研究では、深層学習特有のセキュリティ・プライバシー上の問題として、敵対的事例(人間の認識とモデルによる認識にねじれが生じる事例)、モデル反転(学習済みモデルからの機密情報漏洩)、生成モデルによる捏造(自然画像や自然音声を模倣した画像・音声の捏造)を防ぐ技術の構築を目指す。

研究成果の概要

AIへの攻撃、AIへの防御、および説明可能なAIの分野において、成果を上げた。代表的な成果は以下の通り。AIへの攻撃では、音声認識モデルを物理世界で攻撃するための敵対的な音声例生成手法を提案した。研究成果はIJCAI2019に採択され、2023年現在引用数は170を超える。AIの防御では、深層学習を使用したコンテンツベース画像検索において、敵対的事例に対する保証付き防御手法を開発した。AI説明性の観点では、深層学習分類器を対象として、データXがクラスYに分類されるのは、XがA、B、を持ち、Cを持たないからである、というタイプの説明を与える手法を提案した。研究成果はAAAI2022に採択された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

深層学習が社会にとって重要な判断や意思決定の一部を担うようになった場合, 深層学習そのものを不正利用したり,深層学習の判断や意思決定を不正に捻じ曲げて,不当に利益を得ようとする人間が現れると考えられる。そのような敵対的環境において深層学習を適切に動作させるためには深層学習特有のセキュリティの問題を解決する技術が必要である。また深層学習は、学習のために大量にデータを収集したり、予測のために対象に関するデータを取得したりする必要がある。研究ではこのような深層学習のセキュリティに関する問題に対する一定の解決のための方法論を構築した。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件)

  • [雑誌論文] Certified Defense for Content Based Image Retrieval2023

    • 著者名/発表者名
      Kakizaki Kazuya、Fukuchi Kazuto、Sakuma Jun
    • 雑誌名

      2023 IEEE/CVF Winter Conference on Applications of Computer Vision (WACV)

      巻: - ページ: 4550-4559

    • DOI

      10.1109/wacv56688.2023.00454

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain Generalization via Adversarially Learned Novel Domains2023

    • 著者名/発表者名
      Yu Zhe; Kazuto Fukuchi; Youhei Akimoto; Jun Sakuma
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 101855-101868

    • DOI

      10.1109/access.2022.3209815

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unauthorized AI cannot recognize me: Reversible adversarial example2023

    • 著者名/発表者名
      Jiayang Liu, Weiming Zhang, Kazuto Fukuchi, Youhei Akimoto, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Pattern Recognition

      巻: 134 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.patcog.2022.109048

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unsupervised Causal Binary Concepts Discovery with VAE for Black-Box Model Explanation2022

    • 著者名/発表者名
      Thien Q Tran, Kazuto Fukuchi, Youhei Akimoto, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence

      巻: - 号: 9 ページ: 9614-9622

    • DOI

      10.1609/aaai.v36i9.21195

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Did You Use My GAN to Generate Fake? Post-hoc Attribution of GAN Generated Images via Latent Recovery.2022

    • 著者名/発表者名
      Syou Hirofumi, Kazuto Fukuchi, Youhei Akimoto, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      The 2022 International Joint Conference on Neural Networks

      巻: - ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/ijcnn55064.2022.9892704

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unsupervised Causal Binary Concepts Discovery with VAE for Black-box Model Explanation2022

    • 著者名/発表者名
      Thien Q Tran, Kazuto Fukuchi, Youhei Akimoto, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      Proceedings of 36th AAAI conference on artificial intelligence

      巻: - ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward Practical Adversarial Attacks on Face Verification Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kakizaki, Taiki Miyagawa, Inderjeet Singh, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      20th International Conference of the Biometrics Special Interest Group

      巻: - ページ: 113-124

    • DOI

      10.1109/biosig52210.2021.9548310

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generate (non-software) Bugs to Fool Classifiers2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Yakura, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      The 28th International Joint Conference on Artificial Intelligence

      巻: - ページ: 5334-5341

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust Audio Adversarial Example for a Physical Attack2019

    • 著者名/発表者名
      Thien Q. Tran, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      25th ACM SIGKDD Conference On Knowledge Discovery And Data Mining

      巻: - ページ: 2857-2866

    • DOI

      10.24963/ijcai.2019/741

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seasonal-adjustment Based Feature Selection Method for Predicting Epidemic with Large-scale Search Engine Logs2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Namba, Jun Sakuma
    • 雑誌名

      The 2019 ACM Asia Conference on Computer and Communications Security

      巻: - ページ: 228-240

    • DOI

      10.1145/3292500.3330766

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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