Меньше битов ≠ больше защиты

Чтобы запустить ML-модель на микроконтроллере, её часто переводят из FP32 в INT8 или INT4. Модель становится компактнее и быстрее, а иногда ещё и демонстрирует лучшую устойчивость к adversarial-атакам.
Звучит как бесплатная защита. Но есть нюанс.

Авторы исследования David and Goliath⁠ проверили три квантованные TinyML-модели с помощью десяти атак и шести защит. Оказалось, что квантование меняет геометрию модели: градиенты могут исчезать, взрываться или указывать атаке неверное направление.

В результате неудачная атака иногда говорит не о реальной защищённости модели, а лишь о том, что выбранный метод плохо работает с квантованной арифметикой.

Поэтому оценивать нужно именно итоговую INT8/INT4-модель, причём не одной атакой: полезны адаптивные, transfer- и black-box-сценарии, а также проверка на реальном устройстве.

Для меня эта тема не только теоретическая. В нашей с Максимом Князевым статье «Влияние квантования TinyML-моделей на устойчивость аудиосистем персонального интернета вещей»⁠ мы проверяли распознавание голосовых команд под атакой PGD-40. INT8-QAT сохранил 98,8% точности на чистых данных и 92,2% под атакой, а у INT4 показатели снизились до 49,42% и 47,8% соответственно.

Квантование отлично экономит память. Но в безопасности экономия битов ещё не означает экономию рисков.

#AIxSec #TinyML #AdversarialML #MLSecurity #Security #AIxSec_Research