ビジョン Transformer におけるトークンスパース化メカニズムに対する敵対的攻撃：DeSparsify

Q: 画像認識以外のタスク (例：物体検出、セグメンテーション) に対しても有効なのか？

本稿で提案された DeSparsify 攻撃は、Vision Transformer (ViT) におけるトークンスパーシフィケーションメカニズムの動作原理を突いた攻撃手法です。物体検出やセグメンテーションといったタスクにおいても、ViT をベースとしたモデルが利用される場合、DeSparsify 攻撃は有効となる可能性があります。 具体的には、これらのタスクにおいても、モデルの効率化のためにトークンスパーシフィケーションが用いられている場合、DeSparsify 攻撃によってトークンのスパース化が阻害され、計算量が増加し、処理遅延やリソース消費の増大といった可用性低下を引き起こす可能性があります。 ただし、攻撃の有効性は、タスクの特性やモデルの構造に依存します。例えば、物体検出やセグメンテーションでは、画像認識とは異なる特徴表現や損失関数が用いられるため、DeSparsify 攻撃の効果も異なる可能性があります。

Q: TS メカニズムを用いない ViT に対しても、同様の可用性攻撃が可能なのか？

トークンスパーシフィケーション (TS) メカニズムを用いない ViT に対しても、可用性攻撃は可能です。 ViT は、その構造上、計算量が大きく、多くのリソースを必要とするという特徴があります。そのため、TS メカニズムを用いていない場合でも、処理負荷の高い入力や adversarial example を作成することで、処理遅延やリソース枯渇を引き起こすことが可能です。 例えば、画像の解像度や複雑さを極端に高くしたり、モデルにとって処理が難しい adversarial example を入力することで、ViT の処理能力を超過させ、可用性を低下させることが考えられます。

Q: 本稿では GPU リソースへの影響に焦点を当てているが、CPU やメモリなど、他のハードウェアリソースへの影響はどうなのか？

本稿では GPU リソースへの影響に焦点を当てていますが、DeSparsify 攻撃は CPU やメモリなどの他のハードウェアリソースにも影響を与える可能性があります。 DeSparsify 攻撃によりトークンスパーシフィケーションが阻害されると、ViT モデル全体の計算量が増加します。これは、GPU だけでなく、CPU やメモリにも負荷をかけることになります。 CPU: ViT の処理には、行列演算や活性化関数など、CPU が担う計算も多数含まれます。DeSparsify 攻撃によって計算量が増加すると、CPU 使用率が増加し、処理速度が低下する可能性があります。 メモリ: トークンスパーシフィケーションは、処理に必要なトークン数を減らすことで、メモリ使用量を削減する効果もあります。DeSparsify 攻撃によってスパース化が阻害されると、メモリ使用量が増加し、システム全体の性能低下や、最悪の場合、メモリ不足によるエラーが発生する可能性があります。 特に、メモリは GPU と比較して容量が限られている場合が多いため、DeSparsify 攻撃によるメモリ使用量の増加は、深刻な影響を与える可能性があります。

核心概念

トークン スパース化を用いてビジョン Transformer の効率性を高める手法は、モデルの可用性を脅かす敵対的攻撃に対して脆弱である。

摘要