Notice bibliographique
Résumé
Machine learning (ML) has seen a tremendous rise in interest in recent years, with neural networks in particular gaining widespread adoption. ML models run on many types of hardware, ranging from low-power IoT devices to powerful GPUs and a plethora of dedicated accelerators. However, their popularity has made systems using ML susceptible to several attacks. To safely enable their widespread use, this thesis details mechanisms to improve the security and safeguard the privacy of ML systems. To this end, we make three contributions: FARO, AESIR and EMPATIC.Our first contribution (FARO) secures the weights of ML models running on low-power IoT devices against side-channel attacks. Such attacks allow for the entire model to be stolen merely by analyzing several power traces of the device. For the attack to work however, operations must be performed in the same order in each trace. To prevent this, FARO adds hardware to randomly shuffle the order of operations during each run as a functional unit within the CPU. FARO secures the crucial weights of the model, while adding < 5% area, latency and power overheads. The second contribution (AESIR) enables edge ML accelerators to run security-critical ML algorithms such as differentially private ML (DP-ML). Current ML accelerator designs lack CPUs and are unable to provide the random noise required by such algorithms. AESIR details simple hardware modifications to enable noise addition from arbitrary distributions. Compared to dedicated on-chip hardware for generating noise, AESIR adds 23× lower area and 40× lower energy while also being secure against side-channel attacks. The final contribution (EMPATIC) accelerates adversarial training, used to train models which are more robust against adversarial attacks. We do so by efficiently using the support for high throughput 8-bit floating point (FP8) provided by modern GPUs. Directly training models using FP8 is challenging due to the extremely narrow range of this datatype. We propose EMPATIC, where we cluster the training data so that groups of similar inputs are run contiguously. We then calculate the difference within each group – which have a smaller range than the original data – and use FP8 for performing computations with these differences. EMPATIC matches the accuracy of models trained using higher precision, while effectively using the higher throughput provided by modern GPUs for FP8 computation. Together, our three contributions help improve the security of ML models and protect the privacy of user data used to train ML models.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,005 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».