图神经网络的类别解耦小样本分类

现有的基于度量的小样本图像分类模型展现了一定的小样本学习性能,然而这些模型往往忽略了原始数据被分类关键特征的提取。图像数据中与分类无关的冗余信息被融入小样本模型的网络参数中,容易造成基于度量方法的小样本图像分类性能瓶颈。针对这个问题,提出一种基于图神经网络的类别解耦小样本图像分类模型（VT-GNN）,该模型结合图像自注意力与分类任务监督的变分自编码器作为图像嵌入模块,得到原始图像类别解耦特征信息,成为图结构中的一个图节点。通过一个多层感知机为节点之间构建具有度量信息的边特征,将一组小样本训练数据构造为图结构数据,借助图神经网络的消息传递机制实现小样本学习。在公开数据集Mini-Imagenet上,VT-GNN在分别5-way1-shot与5-way 5-shot设置中相较于基线图神经网络模型分别获得了17.9个百分点和16.25个百分点的性能提升。     

基于多层次注意力与图模型的图像多标签分类算法

图像多标签分类作为计算机视觉领域的重要研究方向,在图像识别、检测等场景下得到广泛应用。现有图像多标签分类方法无法有效利用标签相关性信息以及标签语义与图像特征的对应关系,导致分类能力较差。提出一种图像多标签分类的新算法,通过利用标签共现信息和标签先验知识构建图模型,使用多尺度注意力学习图像特征中目标,并利用标签引导注意力融合标签语义特征和图像特征信息,从而将标签相关性和标签语义信息融入到模型学习中。在此基础上,基于图注意力机制构建动态图模型,并对标签信息图模型进行动态更新学习,以充分融合图像信息和标签信息。在图像多标签分类任务上的实验结果表明,相比于现有最优算法MLGCN,该算法在VOC-2007数据集及COCO-2012数据集上的mAP值分别提高了0.6、1.2个百分点,性能有明显提升。     

基于重构误差的同构图分类模型

目前深度学习方法应用于图分类模型的重点集中在将卷积神经网络迁移到图数据领域,包括重定义卷积层和池化层。卷积操作泛化到图数据上是有效的方法,但无论是卷积还是池化都存在较大的改进空间,尤其是在提取网络拓扑结构信息方面。提出一种基于重构误差的同构图分类模型,一方面利用改进的同构图卷积网络WaveGIC增强提取拓扑结构信息能力;另一方面利用多重注意力机制表征全图,使得模型能够关注关键节点信息。由于网络加深过程,局部拓扑结构的特征表达越来越不明显。在分类损失基础上添加重构误差损失,使分类器同时考虑图的节点特征和拓扑结构。在基准数据集上的实验结果表明,提出的方法具有较高的图分类准确度。     

基于层级注意力机制与双向长短期记忆神经网络的智能合约自动分类模型

针对区块链平台上智能合约应用种类繁多,人工筛选合适的智能合约应用服务日益困难的问题,提出一种基于层级注意力机制与双向长短期记忆（Bi-LSTM）神经网络的智能合约自动分类模型——HANN-SCA。首先,利用Bi-LSTM网络从智能合约源代码和账户信息两个角度同时建模,最大限度地提取智能合约的特征信息。其中源代码角度关注智能合约中的代码语义特征,账户信息角度关注智能合约的账户特征。然后,在特征学习过程中从词层面和句层面分别引入注意力机制,重点捕获对智能合约分类有重要意义的单词和句子。最后,拼接代码特征与账户特征以生成智能合约文档级特征表示,通过Softmax层完成分类任务。实验结果表明,所提模型在Dataset-E、Dataset-N和Dataset-EO数据集上的分类正确率分别达到了93.1%、91.7%和92.1%,效果明显优于传统的支持向量机模型（SVM）和其他神经网络基准模型,且具有更好的稳定性与更高的收敛速度。     

基于多粒度图与注意力机制的半监督短文本分类

短文本语义稀疏模糊、蕴含信息不足、表达不规则等缺陷给短文本分类任务带来了极大的挑战,且现有短文本分类方法通常忽略词项间的交互信息,不能充分挖掘隐含的语义信息,导致分类效率低下。针对上述问题,提出一种基于多粒度图与注意力机制的半监督短文本分类模型MgGAt。该模型在词粒度和文本粒度基础上构建2种类型的图,通过充分挖掘语义信息完成分类任务。首先构建词级图,捕获词嵌入,进而学习得到文本特征表示。在词级图上引入跳内注意力和跳间注意力,从多种语义角度有效提取词项间隐含的高阶信息,捕获语义丰富的词嵌入。同时依据词级子图的特点设计池化策略,聚合词嵌入,学习文本表征。其次构建文本级图,借助部分已知的标签信息,利用图神经网络的优势,在图上执行标签传播和推理,完成半监督短文本分类任务。在4个公开数据集上的实验结果表明,与基线模型相比,MgGAt模型的短文本分类精确率平均提升了1.18个百分点,F1值平均提升了1.37个百分点,具有更好的分类性能。     

基于特征通道和空间位置注意力的三维点云特征学习网络

点云模型的分类与部件分割是三维点云数据处理的基本任务,其核心在于获取可以有效表示三维模型的点云特征。提出一个引入注意力机制的三维点云特征学习网络。该网络采用多层次点云特征提取方法,首先使用特征通道注意力模块获取各通道间的关联,增强关键通道信息; 接着引入空间位置注意力机制,基于点的空间位置信息获取各点的注意力权重;然后结合以上2种注意力机制获取增强的点云特征;最后基于该特征继续进行多层次特征提取,获得面向下游任务的点云特征。分别在ModelNet40和ShapeNet数据集上进行形状分类与部件分割实验,结果表明,使用所提方法可以实现高精度、具有鲁棒性的三维点云形状分类与分割。     

基于图结构源代码切片的智能化漏洞检测系统

针对智能化漏洞检测,从源代码程序依赖图中根据漏洞特征提取图结构源代码切片,将图结构切片信息表征后利用图神经网络模型进行漏洞检测工作。实现了切片级的漏洞检测,并在代码行级预测漏洞行位置。为了验证系统的有效性,分别与静态漏洞检测系统、基于序列化文本信息和基于图结构化信息的漏洞检测系统做比较,实验结果表明,所提系统在漏洞检测能力上有较高准确性,并且在漏洞代码行预测工作上有较好表现。     

基于词共现与图卷积的文本分类方法

针对文本分类任务中标注数量少的问题,提出了一种基于词共现与图卷积相结合的半监督文本分类方法。模型使用词共现方法统计语料库中单词的词共现信息,过滤词共现信息建立一个包含单词节点和文档节点的大型图结构的文本图,将文本图中邻接矩阵和关于节点的特征矩阵输入到结合注意力机制的图卷积神经网络中实现了对文本的分类。实验结果表明,与目前多种文本分类算法相比,该方法在经典数据集20NG、Ohsumed和MR上均取得了更好的效果。     

基于图神经网络的程序脆弱性指数评估方法

软错误会导致隐性偏差,严重影响计算机系统的可靠性。计算程序脆弱性指数是防护隐性偏差的先决条件。针对传统方法中程序语义提取不足,无法全面反映错误传播机理的问题,提出了一种基于图注意力网络的程序脆弱性指数评估方法EpicGNN。将脆弱性指数预测的任务转换为图神经网络的图回归任务,应用不同类型的边来表示不同的指令关系;引入结构化多头自注意力机制量化节点间、节点到图在错误传播中的重要程度;依据该重要性聚合节点信息、图信息形成图的表示向量,并利用回归模型预测脆弱性指数。实验结果表明,EpicGNN在spec2000、spec2006、rodinia等数据集上的平均绝对误差相比现有模型减少了0.037～0.258,对未见过的图仍然有良好的泛化性能。     

基于图卷积神经网络的函数自动命名

函数自动命名技术旨在为输入的源代码自动生成目标函数名,增强程序代码的可读性以及加速软件开发进程,是软件工程领域中一项重要的研究任务.现有基于机器学习的技术主要是通过序列模型对源代码进行编码,进而自动生成函数名,但存在长程依赖问题和代码结构编码问题.为了更好的提取程序中的结构信息和语义信息,本文提出了一个基于图卷积(Graph Convolutional Network,GCN)的神经网络模型—TrGCN(a Transformer and GCN based automatic method naming).TrGCN利用了Transformer中的自注意力机制来缓解长程依赖问题,同时采用Character-word注意力机制提取代码的语义信息.TrGCN引入了一种基于图卷积的AST Encoder结构,丰富了AST节点特征向量的信息,可以很好地对源代码结构信息进行建模.在实证研究中,使用了3个不同规模的数据集来评估TrGCN的有效性,实验结果表明TrGCN比当前广泛使用的模型code2seq和Sequence-GNNs能更好的自动生成函数名,其中F1分数分别提高了平均5.2％、2.1％.     

基于预训练模型和多层次信息的代码坏味检测方法

目前已有的代码坏味检测方法仅依赖于代码结构信息和启发式规则, 对嵌入在不同层次代码中的语义信息关注不够, 而且现有的代码坏味检测方法准确率还有进一步提升的空间. 针对该问题, 提出一种基于预训练模型和多层次信息的代码坏味检测方法DeepSmell, 首先采用静态分析工具提取程序中的代码坏味实例和多层次代码度量信息, 并...     

基于抽象语法树的智能化漏洞检测系统

源代码漏洞的自动检测是一个重要的研究课题。目前现有的解决方案大多是基于线性模型,依赖于源代码的文本信息而忽略了语法结构信息,从而造成了源代码语法和语义信息的丢失,同时也遗漏了许多漏洞特征。提出了一种基于结构表征的智能化漏洞检测系统Astor,致力于使用源代码的结构信息进行智能化漏洞检测,所考虑的结构信息是抽象语法树（Abstract Syntax Tree,AST）。首先,构建了一个从源代码转化而来且包含源码语法结构信息的数据集,提出使用深度优先遍历的机制获取AST的语法表征。最后,使用神经网络模型学习AST的语法表征。为了评估Astor的性能,对多个基于结构化数据和基于线性数据的漏洞检测系统进行比较,实验结果表明Astor能有效提升漏洞检测能力,降低漏报率和误报率。此外,还进一步总结出结构化模型更适用于长度大,信息量丰富的数据。     

源码处理场景下人工智能系统鲁棒性验证方法

人工智能(artificial intelligence, AI)技术的发展为源码处理场景下AI系统提供了强有力的支撑.相较于自然语言处理,源码在语义空间上具有特殊性,源码处理相关的机器学习任务通常采用抽象语法树、数据依赖图、控制流图等方式获取代码的结构化信息并进行特征抽取.现有研究通过对源码结构的深入分析以及对分类器的灵活应用已经能够在实验场景下获得优秀的结果.然而,对于源码结构更为复杂的真实应用场景,多数源码处理相关的AI系统出现性能滑坡,难以在工业界落地,这引发了从业者对于AI系统鲁棒性的思考.由于基于AI技术开发的系统普遍是数据驱动的黑盒系统,直接衡量该类软件系统的鲁棒性存在困难.随着对抗攻击技术的兴起,在自然语言处理领域已有学者针对不同任务设计对抗攻击来验证模型的鲁棒性并进行大规模的实证研究.为了解决源码处理场景下AI系统在复杂代码场景下的不稳定性问题,提出一种鲁棒性验证方法 (robustness verification by Metropolis-Hastings attack method, RVMHM),首先使用基于抽象语法树的代码预处理工具提取模型的变量池,然后利...     

基于代码属性图及注意力双向LSTM的漏洞挖掘方法

随着信息安全愈发严峻的趋势,软件漏洞已成为计算机安全的主要威胁之一.如何准确地挖掘程序中存在的漏洞,是信息安全领域的关键问题.然而,现有的静态漏洞挖掘方法在挖掘漏洞特征不明显的漏洞时准确率明显下降.一方面,基于规则的方法通过在目标源程序中匹配专家预先定义的漏洞模式挖掘漏洞,其预定义的漏洞模式较为刻板单一,无法覆盖到细节特征,导致其存在准确率低、误报率高等问题;另一方面,基于学习的方法无法充分地对程序源代码的特征信息进行建模,并且无法有效地捕捉关键特征信息,导致其在面对漏洞特征不明显的漏洞时,无法准确地进行挖掘.针对上述问题,提出了一种基于代码属性图及注意力双向LSTM的源码级漏洞挖掘方法.该方法首先将程序源代码转换为包含语义特征信息的代码属性图,并对其进行切片以剔除与敏感操作无关的冗余信息;其次,使用编码算法将代码属性图编码为特征张量;然后,利用大规模特征数据集训练基于双向LSTM和注意力机制的神经网络;最后,使用训练完毕的神经网络实现对目标程序中的漏洞进行挖掘.实验结果显示,在SARD缓冲区错误数据集、SARD资源管理错误数据集及它们两个C语言程序构成的子集上,该方法的F1分数分别达到了82.8%,77.4%,82.5%和78.0%,与基于规则的静态挖掘工具Flawfinder和RATS以及基于学习的程序分析模型TBCNN相比,有显著的提高.     

融合注意力机制与孪生神经网络的更新日志主题学习模型

为进一步挖掘更新日志信息,提出了基于注意力机制的孪生双向LSTM网络模型,对更新日志进行分类以实现主题标注,并辅助定位代码缺陷位置。该模型提出了具有安全特色的分词工具实现日志预处理,借助双向LSTM网络学习更新日志语义信息,通过孪生神经网络解决更新日志自身存在的过拟合模式问题并高质量扩充数据集,提升泛化能力。针对多语句组成的更新日志进行序列化训练,通过注意力机制对语句影响性进行区分。针对缺陷修复类的部分日志基于LLVM工具进行改进,生成映射表进行日志内容搜索,定位源码中缺陷模块的位置。大量实验结果表明,所提模型分类效果具有强泛化能力,且较其他文本分类通用方法在准确率、F₁值等指标提升近10%,具有理想的日志分类效果与主题学习效果。     

融合CNN-SAM与GAT的多标签文本分类模型

现有基于神经网络的多标签文本分类研究方法存在两方面不足,一是不能全面提取文本信息特征,二是很少从图结构数据中挖掘全局标签之间的关联性。针对以上两个问题,提出融合卷积神经网络-自注意力机制（CNNSAM）与图注意力网络（GAT）的多标签文本分类模型（CS-GAT）。该模型利用多层卷积神经网络与自注意力机制充分提取文本局部与全局信息并进行融合,得到更为全面的特征向量表示;同时将不同文本标签之间的关联性转变为具有全局信息的边加权图,利用多层图注意力机制自动学习不同标签之间的关联程度,将其与文本上下文语义信息进行交互,获取具有文本语义联系的全局标签信息表示;使用自适应融合策略进一步提取两者特征信息,提高模型的泛化能力。在AAPD、RCV1-V2与EUR-Lex三个公开英文数据集上的实验结果表明,该模型所达到的多标签分类效果明显优于其他主流基线模型。     

上下文感知与层级注意力网络的文档分类方法

文档分类是自然语言处理(NLP)领域中的一个基本问题.近年来,尽管针对这一问题的层级注意力网络已经取得了进展,但由于每条句子被独立编码,使得模型中使用的双向编码器仅能考虑到所编码句子的相邻句子,仍然集中于当前所编码的句子,并没有有效地将文档结构知识整合到体系结构中.针对此问题,提出一种上下文感知与层级注意力网络的文档分...     

软件安全逆向分析中程序结构解析模型设计

提出了一种基于二进制文件的程序结构解析模型。该模型通过对二进制文件反汇编,去除汇编文件中的冗余信息,对汇编文件进行静态分析,构建带有索引依赖信息的基本块,并以该基本块为基础提取二进制程序的内部控制流与函数调用关系信息,最后给出程序内部控制流图以及函数调用关系图。该模型不依赖程序的源文件,以二进制文件为分析对象,实用性和通用性比较好;实验结果表明模型对二进制程序内部结构解析具有较高的准确性。