news 2026/6/26 16:28:05

【人工智能安全】投毒攻击及防御练习题

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
【人工智能安全】投毒攻击及防御练习题

一、单项选择题
1. 以下哪项不属于实现无目标投毒攻击(Non-targeted Poisoning Attack)的方式?
A. 标签翻转(Label Flipping)
B. 双层优化问题(允许修改标签)
C. 双层优化问题(不允许修改标签)
D. 数据增强(Data Augmentation)
答案:D
解析: 数据增强是防止过拟合、提升模型泛化能力的防御/训练技术,不属于攻击手段。无目标投毒旨在降低模型整体性能,通常通过标签翻转或双层优化(无论是否允许改标签,只要目标是破坏整体性能)实现。
2. 基于训练数据检测的防御方法,其核心思想是?
A. 修改模型的架构
B. 识别并去除训练数据中的中毒样本
C. 增强模型的训练数据
D. 优化模型的参数
答案:B
解析: 基于数据的防御(Data Sanitization)核心在于“清洗”,即在训练前或训练中通过异常检测、聚类等方法识别并剔除被污染的“毒样本”,从源头保障数据纯净。
3. 在图像数据增强中,通过在输入图像的随机位置去除连续矩形区域(通常置零或填充常数)的技术是?
A. Mixup
B. Cutout
C. Dropout
D. Random Cropping
答案:B
解析: Cutout 的核心操作是随机遮挡(Masking)图像的连续区域;Mixup 是样本混合;Dropout 是神经元随机失活;Random Cropping 是随机裁剪保留部分。


二、判断题
4. 投毒攻击的优化策略包括基于KKT条件的求解方案和基于多步随机梯度下降的求解方案。
答案:✅ 正确
解析: 投毒攻击常被建模为优化问题。KKT条件用于处理带约束的优化(如毒样本需在可行域内),而多步梯度下降(如投影梯度上升)用于在双层优化中近似求解攻击者的最优投毒策略。
5. 投毒攻击仅限于向训练集中注入噪声数据,不能通过修改现有数据的特征或标签实现。
答案:❌ 错误
解析: 投毒手段多样,除了注入噪声,还包括标签翻转(修改标签)、特征扰动(修改像素/文本)、后门注入(添加触发器)等,修改特征和标签是主流攻击方式。
6. 无目标投毒攻击(Non-targeted Attack)不针对特定测试样本,而是旨在整体降低模型性能或增加全局错误率。
答案:❌ 错误
解析: 题目描述本身是正确的,但作为判断题若原题为“无目标投毒攻击针对特定样本...”则为错。若原题即为“无目标投毒...旨在整体降低性能...”,则为正确。
注:根据你上一轮回复“❌”,推测原题可能是“无目标投毒攻击针对特定样本...”,故此处判定原题描述错误。若原题就是上述正确描述,则应判 ✅。
修正判定: 若原题陈述为“无目标投毒攻击不针对特定测试数据,而是旨在整体降低模型性能...”,则答案为 ✅ 正确。
7. 在双层优化投毒攻击框架中,攻击者可以通过修改训练数据的标签来影响模型的决策边界。
答案:✅ 正确
解析: 双层优化的外层正是攻击者选择哪些样本、如何修改(包括标签翻转或特征扰动),以最大化内层模型在目标上的损失或后门触发率。
8. 基于密度的离群点检测算法(如LOF)假设离群点存在于高密度区域,而正常点存在于低密度区域。
答案:❌ 错误
解析: 恰恰相反。基于密度的算法(如LOF、DBSCAN)假设正常点处于高密度区域,离群点处于低密度区域或相对于邻居密度显著较低的区域。
9. Cutout技术在训练时随机遮挡输入图像的矩形区域,并用常数(如0或均值)填充,以增强模型对局部遮挡的鲁棒性。
答案:✅ 正确
解析: 这是Cutout的标准定义,通过强制模型不依赖单一局部特征,提升泛化能力和抗攻击能力。
10. 鲁棒性训练(Robust Training)方法通常在防御者从头训练或微调模型时实施,通过引入对抗样本或增强数据来提升模型抗攻击能力。
答案:✅ 正确
解析: 对抗训练(Adversarial Training)是典型的鲁棒性训练,在训练阶段主动加入对抗样本或投毒样本的“解毒”版本,使模型学会抵抗扰动。


三、填空题
11. 根据攻击者对模型内部信息的掌握程度,攻击可分为:完全知识(白盒)、有限知识(______)和零知识(黑盒)。
答案:灰盒
解析: 灰盒攻击指攻击者掌握部分信息(如模型架构但不知参数,或知道部分训练数据分布)。
12. 随机标签翻转攻击(Random Label Flipping)是与 ______ 无关的,攻击者无需了解模型内部结构或参数即可实施。
答案:模型内部结构
解析: 标签翻转仅操作数据标签,属于数据层面的攻击,对模型而言是黑盒操作,不依赖梯度或权重信息。
13. 特征碰撞攻击(Feature Collision)的目标是使中毒样本和目标样本在模型的 ______ 中有相似的表示,从而诱导模型将中毒样本误分类为目标类。
答案:特征表示空间
解析: 攻击者通过优化中毒样本的特征,使其在深层特征空间中与目标样本“碰撞”或重合,迫使决策边界发生偏移。

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