CIF: Small: Adversarially Robust Reinforcement Learning: Attack, Defense, and Analysis

CIF:小型:对抗性鲁棒强化学习:攻击、防御和分析

基本信息

  • 批准号:
    2232907
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-01 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

In order to develop trustworthy machine-learning systems, it is essential to understand the potential vulnerabilities of existing learning algorithms and then develop corresponding mitigation strategies. Reinforcement learning (RL), a framework for control-theoretic problems that makes decisions over time within uncertain environments, has many applications in a variety of scenarios, such as recommendation systems, autonomous driving, and finance and business management, to name a few. In modern industry-scale applications of RL models, action decisions, reward- and state-signal collection, and policy iterations are normally implemented in distributed networks. When data packets containing reward signals and action decisions are transmitted through the network, an attacker can intercept and modify these packets to implement adversarial attacks. As RL models are being increasingly deployed in safety-critical and security-related applications, there is a pressing need to understand the effects of potential adversarial attacks on these applications.In this project, the investigator aims to address the following questions: 1) Should decisions made by RL agents be trusted?; 2) Can an adversary mislead RL agents?; and 3) How to design RL algorithms that are robust to adversarial attacks? While many existing works address adversarial attacks on supervised learning models, the understandings of vulnerabilities of RL models and their corresponding mitigation strategies are less complete, partially due to the significant differences between online RL and supervised learning. In particular, compared with the supervised-learning setting, the design and analysis of attack/defense mechanisms for RL models have to handle challenges such as long-term rewards, no access to future data, and unknown dynamics. The goal of this project is to overcome these challenges and make initial attempts to answer the questions raised above. In particular, this project aims to: 1) systematically investigate potential vulnerabilities of RL models and algorithms, 2) develop robust RL algorithms that can mitigate the impacts of adversarial attacks, and 3) analyze the benefit/cost of these mitigation strategies.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
为了开发可信的机器学习系统,有必要了解现有学习算法的潜在漏洞,然后制定相应的缓解策略。强化学习(RL)是一种控制理论问题的框架,可以在不确定的环境中随着时间的推移做出决策,在各种场景中有许多应用,例如推荐系统、自动驾驶、金融和企业管理等等。在现代行业规模的RL模型应用中,行动决策、奖励和状态信号收集以及策略迭代通常在分布式网络中实现。当包含奖励信号和行动决策的数据包通过网络传输时,攻击者可以拦截和修改这些数据包,以实施对抗性攻击。随着RL模型越来越多地被部署在安全关键和安全相关的应用中,迫切需要了解潜在的敌意攻击对这些应用的影响。在这个项目中,调查者旨在解决以下问题:1)RL代理做出的决策应该被信任吗?2)敌手可以误导RL代理吗?3)如何设计对对手攻击具有健壮性的RL算法?虽然许多已有的工作都是针对监督学习模型的对抗性攻击,但由于在线RL和监督学习之间的显著差异,人们对RL模型的脆弱性及其相应的缓解策略的理解还不够完整。特别是,与监督学习环境相比,RL模型的攻击/防御机制的设计和分析必须处理长期回报、无法访问未来数据和未知动态等挑战。该项目的目标是克服这些挑战,并初步尝试回答上述问题。这个项目的目标是:1)系统地调查RL模型和算法的潜在漏洞,2)开发可以减轻对抗性攻击影响的健壮RL算法,3)分析这些缓解策略的收益/成本。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Lifeng Lai其他文献

Robust Risk-Sensitive Reinforcement Learning with Conditional Value-at-Risk
具有条件风险价值的鲁棒风险敏感强化学习
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xinyi Ni;Lifeng Lai
  • 通讯作者:
    Lifeng Lai
NEW USES FOR OLD SMARTPHONES
旧智能手机的新用途
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lifeng Lai;Michael Smith;Kewen Gu
  • 通讯作者:
    Kewen Gu
Minimax Optimal Q Learning with Nearest Neighbors
最近邻的 Minimax 最优 Q 学习
  • DOI:
    10.48550/arxiv.2308.01490
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Puning Zhao;Lifeng Lai
  • 通讯作者:
    Lifeng Lai
Key Generation using Ternary Tree based Group Key Generation for Data Encryption and Classification
使用基于三叉树的组密钥生成进行数据加密和分类的密钥生成
  • DOI:
    10.5120/ijca2017912883
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Nikita Gupta;Amit Saxena;Maithili Narasimha;Randy Katz;Alfin Abraham;Lifeng Lai
  • 通讯作者:
    Lifeng Lai
Ultra-reliable and low-latency communications: applications, opportunities and challenges
  • DOI:
    10.1007/s11432-020-2852-1
  • 发表时间:
    2021-01-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.600
  • 作者:
    Daquan Feng;Lifeng Lai;Jingjing Luo;Yi Zhong;Canjian Zheng;Kai Ying
  • 通讯作者:
    Kai Ying

Lifeng Lai的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Lifeng Lai', 18)}}的其他基金

CIF: SMALL: kNN methods for functional estimation and machine learning
CIF:SMALL:用于功能估计和机器学习的 kNN 方法
  • 批准号:
    2112504
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CCSS: Collaborative Research: Sketching for High Dimensional Data Analysis in IoT
CCSS:协作研究:物联网高维数据分析草图
  • 批准号:
    2000415
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Adversarially Robust Statistical Inference
CIF:小:对抗性稳健的统计推断
  • 批准号:
    1908258
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Distributed Statistical Inference with Compressed Data
CIF:小型:使用压缩数据进行分布式统计推断
  • 批准号:
    1717943
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CCSS: Quickest Detection Under Energy Constraints
CCSS:能量限制下最快的检测
  • 批准号:
    1711468
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Building Secure Wireless Communication Systems via Physical Layer Resources
职业:通过物理层资源构建安全的无线通信系统
  • 批准号:
    1760889
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CIF: Small: Collaborative Research: Secret Key Generation Under Resource Constraints
CIF:小型:协作研究:资源限制下的密钥生成
  • 批准号:
    1665073
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CCSS: Collaborative Research: Developing A Physical-Channel Based Lightweight Authentication System for Wireless Body Area Networks
CCSS:协作研究:为无线体域网开发基于物理通道的轻量级身份验证系统
  • 批准号:
    1660140
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Collaborative Research: Secret Key Generation Under Resource Constraints
CIF:小型:协作研究:资源限制下的密钥生成
  • 批准号:
    1618017
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
WiFiUS: Collaborative Research: Sequential Inference and Learning for Agile Spectrum Use
WiFiUS:协作研究:敏捷频谱使用的顺序推理和学习
  • 批准号:
    1660128
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

CSR: Small: Leveraging Physical Side-Channels for Good
CSR:小:利用物理侧通道做好事
  • 批准号:
    2312089
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: NSF-DST: Modernizing Underground Mining Operations with Millimeter-Wave Imaging and Networking
NeTS:小型:NSF-DST:利用毫米波成像和网络实现地下采矿作业现代化
  • 批准号:
    2342833
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: NSF-DST: Autonomous Operations of Multi-UAV Uncrewed Aerial Systems using Onboard Sensing to Monitor and Track Natural Disaster Events
CPS:小型:NSF-DST:使用机载传感监测和跟踪自然灾害事件的多无人机无人航空系统自主操作
  • 批准号:
    2343062
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: FET: Small: Reservoir Computing with Ion-Channel-Based Memristors
合作研究:FET:小型:基于离子通道忆阻器的储层计算
  • 批准号:
    2403559
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
オミックス解析を用いたブドウ球菌 small colony variants の包括的特徴づけ
使用组学分析全面表征葡萄球菌小菌落变体
  • 批准号:
    24K13443
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
AF: Small: Problems in Algorithmic Game Theory for Online Markets
AF:小:在线市场的算法博弈论问题
  • 批准号:
    2332922
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: FET: Small: Algorithmic Self-Assembly with Crisscross Slats
合作研究:FET:小型:十字交叉板条的算法自组装
  • 批准号:
    2329908
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: ML-Driven Online Traffic Analysis at Multi-Terabit Line Rates
NeTS:小型:ML 驱动的多太比特线路速率在线流量分析
  • 批准号:
    2331111
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Small: LEGAS: Learning Evolving Graphs At Scale
协作研究:SHF:小型:LEGAS:大规模学习演化图
  • 批准号:
    2331302
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Small: LEGAS: Learning Evolving Graphs At Scale
协作研究:SHF:小型:LEGAS:大规模学习演化图
  • 批准号:
    2331301
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了