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2022 年度 実績報告書

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
キーワード機械学習 / 人工知能 / 敵対的学習 / ドメイン汎化 / 説明可能AI
研究実績の概要

4つの研究成果を公表した。
(1)深層学習を使っ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。コンテンツベース画像検索における保証付き防御のために、クエリや候補画像の周りにAXが存在しないことを保証する新しい頑健性に定義を考案し、CBIRの認証防御が達成されているかどうかを検証する計算量的に扱いやすい検証アルゴリズムを提案した。実験の結果、提案された目的関数は既存の方法よりもCBIRの認証防御を大幅に改善することが示された。
(2)可逆的敵対的事例(RAE)という新しいタイプの敵対的事例を提案した。RAEはユーザが指定したAIモデルでは画像を正しく認識・利用できるが、それ以外のAIモデルでは敵対的事例として認識され、正しく認識できない。RAEを実現するために、敵対的事例、敵対的摂動を復元するための可逆的データ隠蔽、敵対的摂動を除去するための高機能暗号という3つの技術を組み合わせた。実験結果から、提案手法は対応する敵対的攻撃手法と同等の攻撃能力を持つつ、原画像と同等の視覚品質を実現できることが示された。
(3)ドメイン汎化タスクにおいて、敵対的データ増強のアプローチを用いて、モデルのドメイン汎化能力を向上させるために「難しい」ドメインで訓練データを合成・増強することで、未知のドメインに汎化する能力を持つモデルを学習する方法を提案した。提案法に基づく敵対的データ増強は、実験によって、より良いドメイン汎化性能につながることが示唆された。
(4)ブラックボックス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。説明に有用な概念の集合を発見するために、構造的生成モデルを導入し、特定の概念が分類器の出力に大きな因果的影響を与えるような潜在変数を発見する方法を考案した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2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

    • 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

    • 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

    • 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 the AAAI Conference on Artificial Intelligence

      巻: - ページ: 9614-9622

    • DOI

      10.1609/aaai.v36i9.21195

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2023-12-25  

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