Robust Classification via a Single Diffusion Model

对抗制 稳健性(进化) 判别式 计算机科学 分类器(UML) 有界函数 人工智能 机器学习 生成语法 训练集 贝叶斯定理 模式识别(心理学) 算法 数学 贝叶斯概率 数学分析 生物化学 化学 基因
作者
Huanran Chen,Yinpeng Dong,Zhengyi Wang,Xiao Yang,Chengqi Duan,Hang Su,Jun Zhu
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2305.15241
摘要

Recently, diffusion models have been successfully applied to improving adversarial robustness of image classifiers by purifying the adversarial noises or generating realistic data for adversarial training. However, the diffusion-based purification can be evaded by stronger adaptive attacks while adversarial training does not perform well under unseen threats, exhibiting inevitable limitations of these methods. To better harness the expressive power of diffusion models, in this paper we propose Robust Diffusion Classifier (RDC), a generative classifier that is constructed from a pre-trained diffusion model to be adversarially robust. Our method first maximizes the data likelihood of a given input and then predicts the class probabilities of the optimized input using the conditional likelihood of the diffusion model through Bayes' theorem. Since our method does not require training on particular adversarial attacks, we demonstrate that it is more generalizable to defend against multiple unseen threats. In particular, RDC achieves $73.24\%$ robust accuracy against $\ell_\infty$ norm-bounded perturbations with $\epsilon_\infty=8/255$ on CIFAR-10, surpassing the previous state-of-the-art adversarial training models by $+2.34\%$. The findings highlight the potential of generative classifiers by employing diffusion models for adversarial robustness compared with the commonly studied discriminative classifiers.

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