面向自然语言处理领域的对抗样本生成方法

利用深度神经网络实现自然语言处理领域的文本分类任务时,容易遭受对抗样本攻击,研究对抗样本的生成方法有助于提升深度神经网络的鲁棒性。因此,提出了一种单词级的文本对抗样本生成方法。首先,设计单词的重要性计算函数;然后,利用分类概率查找到单词的最佳同义替换词,并将两者结合确定单词的替换顺序;最后,根据替换顺序生成与原始样本接近的对抗样本。在自然语言处理任务上针对卷积神经网络、长短时记忆网络和双向长短时记忆网络模型进行的实验表明：生成的对抗样本降低了模型的分类准确率和扰动率,且经过对抗训练之后模型的鲁棒性有所提高。     

面向深度强化学习的对抗攻防综述

深度强化学习技术以一种端到端学习的通用形式融合了深度学习的感知能力与强化学习的决策能力,在多个领域得到了广泛应用,形成了人工智能领域的研究热点.然而,由于对抗样本等攻击技术的出现,深度强化学习暴露出巨大的安全隐患.例如,通过在真实世界中打印出对抗贴纸便可以轻松地使基于深度强化学习的智能系统做出错误的决策,造成严重的损失.基于此,本文对深度强化学习领域对抗攻防技术的前沿研究进行了全面的综述,旨在把握整个领域的研究进展与方向,进一步推动深度强化学习对抗攻防技术的长足发展,助力其应用安全可靠.结合马尔科夫决策过程中可被扰动的空间,本文首先从基于状态、基于奖励以及基于动作角度的详细阐述了深度强化学习对抗攻击的进展;其次,通过与经典对抗防御算法体系进行对齐,本文从对抗训练、对抗检测、可证明鲁棒性和鲁棒学习的角度归纳总结了深度强化学习领域的对抗防御技术;最后,本文从基于对抗攻击的深度强化学习机理理解与模型增强的角度分析了对抗样本在强化学习领域的应用并讨论了领域内的挑战和未解决问题.     

面向深度学习模型的对抗攻击与防御方法综述

深度学习作为人工智能技术的重要组成部分,被广泛应用于计算机视觉和自然语言处理等领域.尽管深度学习在图像分类和目标检测等任务中取得了较好性能,但是对抗攻击的存在对深度学习模型的安全应用构成了潜在威胁,进而影响了模型的安全性.在简述对抗样本的概念及其产生原因的基础上,分析对抗攻击的主要攻击方式及目标,研究具有代表性的经典对...     

深度学习模型鲁棒性研究综述

在大数据时代下,深度学习理论和技术取得的突破性进展,为人工智能提供了数据和算法层面的强有力支撑,同时促进了深度学习的规模化和产业化发展.然而,尽管深度学习模型在现实应用中有着出色的表现,但其本身仍然面临着诸多的安全威胁.为了构建安全可靠的深度学习系统,消除深度学习模型在实际部署应用中的潜在安全风险,深度学习模型鲁棒性分...     

深度学习对抗样本的防御方法综述

深度学习技术的出现给许多领域带来了突破,被广泛地应用于多个实际场景中。在解决许多复杂问题方面,深度学习的表现已经超过了人类水平。但研究表明,深度学习模型容易受到对抗样本的攻击而产生不正确的输出,进而被攻击者加以利用,这影响到实际应用系统的可靠性和安全性。面对对抗样本的不同攻击方法,文章从模型和数据两个方面对防御方法进行了分类,总结了不同分类下防御方法的研究思路和研究进展,并给出了下一步对抗深度学习的发展方向。     

面向自然语言处理的对抗攻防与鲁棒性分析综述

随着人工智能技术的飞速发展,深度神经网络在计算机视觉、信号分析和自然语言处理等领域中都得到了广泛应用.自然语言处理通过语法分析、语义分析、篇章理解等功能帮助机器处理、理解及运用人类语言.但是,已有研究表明深度神经网络容易受到对抗文本的攻击,通过产生不可察觉的扰动添加到正常文本中,就能使自然语言处理模型预测错误.为了提高模型的鲁棒安全性,近年来也出现了防御相关的研究工作.针对已有的研究,全面地介绍自然语言处理攻防领域的相关工作,具体而言,首先介绍了自然语言处理的主要任务与相关方法;其次,根据攻击和防御机制对自然语言处理的攻击方法和防御方法进行分类介绍;然后,进一步分析自然语言处理模型的可验证鲁棒性和评估基准数据集,并提供自然语言处理应用平台和工具包的详细介绍;最后总结面向自然语言处理的攻防安全领域在未来的研究发展方向.     

基于深度学习的自然语言处理鲁棒性研究综述

近年来,基于深度神经网络的模型在几乎所有自然语言处理任务上都取得了非常好的效果,在很多任务上甚至超越了人类.展现了极强能力的大规模语言模型也为自然语言处理模型的发展与落地提供了新的机遇和方向.然而,这些在基准测试集合上取得很好结果的模型在实际应用中的效果却经常大打折扣.近期的一些研究还发现,在测试数据上替换一个相似词语、增加一个标点符号,甚至只是修改一个字母都可能使得这些模型的预测结果发生改变,效果大幅度下降.即使是大型语言模型,也会因输入中的微小扰动而改变其预测结果.什么原因导致了这种现象的发生?深度神经网络模型真的如此脆弱吗?如何才能避免这种问题的出现?这些问题近年来受到了越来越多的关注,诸多有影响力的工作都不约而同地从不同方面讨论了自然语言处理的鲁棒性问题.在本文中,我们从自然语言处理任务的典型范式出发,从数据构建、模型表示、对抗攻防以及评估评价等四个方面对自然语言处理鲁棒性相关研究进行了总结和归纳,并对最新进展进行了介绍,最后探讨了未来的可能研究方向以及我们对自然语言处理鲁棒性问题的一些思考.     

图像对抗样本检测综述

深度神经网络是人工智能领域的一项重要技术, 它被广泛应用于各种图像分类任务. 但是, 现有的研究表明深度神经网络存在安全漏洞, 容易受到对抗样本的攻击, 而目前并没有研究针对图像对抗样本检测进行体系化分析. 为了提高深度神经网络的安全性, 针对现有的研究工作, 全面地介绍图像分类领域的对抗样本检测方法. 首先根据检测器的构建方式将检测方法分为有监督检测与无监督检测, 然后根据其检测原理进行子类划分. 最后总结对抗样本检测领域存在的问题, 在泛化性和轻量化等方面提出建议与展望, 旨在为人工智能安全研究提供帮助.     

文本对抗样本攻击与防御技术综述

对抗样本攻击与防御是最近几年兴起的一个研究热点,攻击者通过微小的修改生成对抗样本来使深度神经网络预测出错。生成的对抗样本可以揭示神经网络的脆弱性,并可以修复这些脆弱的神经网络以提高模型的安全性和鲁棒性。对抗样本的攻击对象可以分为图像和文本两种,大部分研究方法和成果都针对图像领域,由于文本与图像本质上的不同,在攻击和防御方法上存在很多差异。该文对目前主流的文本对抗样本攻击与防御方法做出了较为详尽的介绍,同时说明了数据集、主流攻击的目标神经网络,并比较了不同攻击方法的区别。最后总结文本对抗样本领域面临的挑战,并对未来的研究进行展望。     

面向自然语言处理的深度学习研究

近年来,深度学习在图像和语音处理领域已经取得显著进展,但是在同属人类认知范畴的自然语言处理任务中,研究还未取得重大突破.本文首先从深度学习的应用动机、首要任务及基本框架等角度介绍了深度学习的基本概念;其次,围绕数据表示和学习模型两方面,重点分析讨论了当前面向自然语言处理的深度学习研究进展及其应用策略;并进一步介绍了已有的深度学习平台和工具;最后,对深度学习在自然语言处理领域的发展趋势和有待深入研究的难点进行了展望.     

基于深度学习的隐式篇章关系识别综述

隐式篇章关系识别是自然语言处理中一项富有挑战性的任务,旨在判断缺少连接词的两个论元(子句或者句子)之间的语义关系(例如转折)。近年来,随着深度学习在自然语言处理领域的广泛应用,各种基于深度学习的隐式篇章关系识别方法取得了不错的效果,其性能全面超越了早期基于人工特征的方法。文中分三大类对最近的隐式篇章关系识别方法进行讨论:基于论元编码的方法、基于论元交互的方法和引入显式篇章数据的半监督方法。在PDTB数据集上的实验结果显示:1)通过显式地建模论元中词或文本片段之间的语义关系,基于论元交互的方法的性能明显好于基于论元编码的方法;2)引入显式篇章数据的半监督方法能有效地缓解数据稀疏问题,从而进一步提升识别的性能。最后,分析了当前面临的主要问题,并指出了未来可能的研究方向。     

图像对抗样本研究综述

随着深度学习理论的发展,深度神经网络取得了一系列突破性进展,相继在多个领域得到了应用.其中,尤其以图像领域中的应用(如图像分类)最为普及与深入.然而,研究表明深度神经网络存在着诸多安全隐患,尤其是来自对抗样本的威胁,严重影响了图像分类的应用效果.因此,图像对抗样本的研究近年来越来越受到重视,研究者们从不同的角度对其进行...     

Neural Natural Language Processing for unstructured data in electronic health records: A review

Electronic health records (EHRs), digital collections of patient healthcare events and observations, are ubiquitous in medicine and critical to healthcare delivery, operations, and research. Despite this central role, EHRs are notoriously difficult to process automatically. Well over half of the information stored within EHRs is in the form of unstructured text (e.g., provider notes, operation reports) and remains largely untapped for secondary use. Recently, however, newer neural network and deep learning approaches to Natural Language Processing (NLP) have made considerable advances, outperforming traditional statistical and rule-based systems on a variety of tasks. In this survey paper, we summarize current neural NLP methods for EHR applications. We focus on a broad scope of tasks, namely, classification and prediction, word embeddings, extraction, generation, and other topics such as question answering, phenotyping, knowledge graphs, medical dialogue, multilinguality, interpretability, etc.     

面向自然语言处理的预训练技术研究综述

近年来,随着深度学习的快速发展,面向自然语言处理领域的预训练技术获得了长足的进步。早期的自然语言处理领域长期使用Word2Vec等词向量方法对文本进行编码,这些词向量方法也可看作静态的预训练技术。然而,这种上下文无关的文本表示给其后的自然语言处理任务带来的提升非常有限,并且无法解决一词多义问题。ELMo提出了一种上下文相关的文本表示方法,可有效处理多义词问题。其后,GPT和BERT等预训练语言模型相继被提出,其中BERT模型在多个典型下游任务上有了显著的效果提升,极大地推动了自然语言处理领域的技术发展,自此便进入了动态预训练技术的时代。此后,基于BERT的改进模型、XLNet等大量预训练语言模型不断涌现,预训练技术已成为自然语言处理领域不可或缺的主流技术。文中首先概述预训练技术及其发展历史,并详细介绍自然语言处理领域的经典预训练技术,包括早期的静态预训练技术和经典的动态预训练技术;然后简要梳理一系列新式的有启发意义的预训练技术,包括基于BERT的改进模型和XLNet;在此基础上,分析目前预训练技术研究所面临的问题;最后对预训练技术的未来发展趋势进行展望。     

基于对抗正则化的自然语言推理

目前自然语言推理（Natural language inference,NLI）模型存在严重依赖词信息进行推理的现象.虽然词相关的判别信息在推理中占有重要的地位,但是推理模型更应该去关注连续文本的内在含义和语言的表达,通过整体把握句子含义进行推理,而不是仅仅根据个别词之间的对立或相似关系进行浅层推理.另外,传统有监督学习方法使得模型过分依赖于训练集的语言先验,而缺乏对语言逻辑的理解.为了显式地强调句子序列编码学习的重要性,并降低语言偏置的影响,本文提出一种基于对抗正则化的自然语言推理方法.该方法首先引入一个基于词编码的推理模型,该模型以标准推理模型中的词编码作为输入,并且只有利用语言偏置才能推理成功;再通过两个模型间的对抗训练,避免标准推理模型过多依赖语言偏置.在SNLI和Breaking-NLI两个公开的标准数据集上进行实验,该方法在SNLI数据集已有的基于句子嵌入的推理模型中达到最佳性能,在测试集上取得了87.60%的准确率;并且在Breaking-NLI数据集上也取得了目前公开的最佳结果.     

自然语言处理中的文本表示研究

自然语言处理是人工智能的核心技术,文本表示是自然语言处理的基础性和必要性工作,影响甚至决定着自然语言处理系统的质量和性能.探讨了文本表示的基本原理、自然语言的形式化、语言模型以及文本表示的内涵和外延.宏观上分析了文本表示的技术分类,对主流技术和方法,包括基于向量空间、基于主题模型、基于图、基于神经网络、基于表示学习的文...     

深度学习在自然语言处理领域的研究进展

通过定量与定性相结合的方式全面分析了深度学习在自然语言处理领域的研究情况。采用CiteSpace和VOSviewer对深度学习在自然语言处理领域的研究国家、机构、期刊分布、关键词共现、共被引网络聚类及时间轴视图等进行知识图谱绘制,理清研究脉络。通过深入挖掘领域内的重要文献,总结深度学习在自然语言处理领域的研究趋势、存在的主要问题或发展瓶颈,并给出相应的解决办法与思路。对于如何跟踪深度学习在自然语言处理领域的研究成果给出建议,为该领域的后续研究与发展提供参考。     

Deep Learning with Natural Language Processing Enabled Sentimental Analysis on Sarcasm Classification

Sentiment analysis (SA) is the procedure of recognizing the emotions related to the data that exist in social networking. The existence of sarcasm in textual data is a major challenge in the efficiency of the SA. Earlier works on sarcasm detection on text utilize lexical as well as pragmatic cues namely interjection, punctuations, and sentiment shift that are vital indicators of sarcasm. With the advent of deep-learning, recent works, leveraging neural networks in learning lexical and contextual features, removing the need for handcrafted feature. In this aspect, this study designs a deep learning with natural language processing enabled SA (DLNLP-SA) technique for sarcasm classification. The proposed DLNLP-SA technique aims to detect and classify the occurrence of sarcasm in the input data. Besides, the DLNLP-SA technique holds various sub-processes namely preprocessing, feature vector conversion, and classification. Initially, the pre-processing is performed in diverse ways such as single character removal, multi-spaces removal, URL removal, stopword removal, and tokenization. Secondly, the transformation of feature vectors takes place using the N-gram feature vector technique. Finally, mayfly optimization (MFO) with multi-head self-attention based gated recurrent unit (MHSA-GRU) model is employed for the detection and classification of sarcasm. To verify the enhanced outcomes of the DLNLP-SA model, a comprehensive experimental investigation is performed on the News Headlines Dataset from Kaggle Repository and the results signified the supremacy over the existing approaches.     

深度学习研究与进展

深度学习是机器学习领域一个新兴的研究方向,它通过模仿人脑结构,实现对复杂输入数据的高效处理,智能地学习不同的知识,而且能够有效地解决多类复杂的智能问题。近年来,随着深度学习高效学习算法的出现,机器学习界掀起了研究深度学习理论及应用的热潮。实践表明,深度学习是一种高效的特征提取方法,它能够提取数据中更加抽象的特征,实现对数据更本质的刻画,同时深层模型具有更强的建模和推广能力。鉴于深度学习的优点及其广泛应用,对深度学习进行了较为系统的介绍,详细阐述了其产生背景、理论依据、典型的深度学习模型、具有代表性的快速学习算法、最新进展及实践应用,最后探讨了深度学习未来值得研究的方向。