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Enregistrement W3033072407 · doi:10.1007/s10898-020-00949-1

Advances in verification of ReLU neural networks

2020· article· en· W3033072407 sur OpenAlexaboutno aff
Ansgar Rössig, Milena Petković

Notice bibliographique

RevueJournal of Global Optimization · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAdversarial Robustness in Machine Learning
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMNIST databaseArtificial neural networkSolverComputer scienceDeep neural networksArtificial intelligenceSet (abstract data type)Integer programmingTheoretical computer scienceMachine learningAlgorithmProgramming language

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract We consider the problem of verifying linear properties of neural networks. Despite their success in many classification and prediction tasks, neural networks may return unexpected results for certain inputs. This is highly problematic with respect to the application of neural networks for safety-critical tasks, e.g. in autonomous driving. We provide an overview of algorithmic approaches that aim to provide formal guarantees on the behaviour of neural networks. Moreover, we present new theoretical results with respect to the approximation of ReLU neural networks. On the other hand, we implement a solver for verification of ReLU neural networks which combines mixed integer programming with specialized branching and approximation techniques. To evaluate its performance, we conduct an extensive computational study. For that we use test instances based on the ACAS Xu system and the MNIST handwritten digit data set. The results indicate that our approach is very competitive with others, i.e. it outperforms the solvers of Bunel et al. (in: Bengio, Wallach, Larochelle, Grauman, Cesa-Bianchi, Garnett (eds) Advances in neural information processing systems (NIPS 2018), 2018) and Reluplex (Katz et al. in: Computer aided verification—29th international conference, CAV 2017, Heidelberg, Germany, July 24–28, 2017, Proceedings, 2017). In comparison to the solvers ReluVal (Wang et al. in: 27th USENIX security symposium (USENIX Security 18), USENIX Association, Baltimore, 2018a) and Neurify (Wang et al. in: 32nd Conference on neural information processing systems (NIPS), Montreal, 2018b), the number of necessary branchings is much smaller. Our solver is publicly available and able to solve the verification problem for instances which do not have independent bounds for each input neuron.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,006
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,038
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,031

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0060,038
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,003
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,004
Communication savante0,0030,004
Science ouverte0,0030,004
Intégrité de la recherche0,0020,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,248 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations30
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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