基于梯度检测的联邦学习标签翻转攻击防御方法

联邦学习作为一种分布式机器学习范式,解决了数据孤岛问题,并为各种学习任务提供有效的隐私保障。但是,联邦学习不直接访问用户端数据,全局模型容易受恶意客户端篡改数据的投毒攻击。其中,标签翻转攻击因隐蔽性强和危害性大的缺点成为学术界关注的热点。目前,有学者已经提出了许多减少标签翻转攻击威胁的策略,但这些策略需要较大的计算开销,缺乏健壮性,甚至会引起隐私问题。针对联邦学习中标签翻转攻击问题,提出了基于梯度检测联邦学习标签翻转攻击防御方法(A Gradient Detection-Based Defense Approach for Federated Learning Label Flipping Attacks,GDFL)。通过服务器测试数据集的准确度检测收集的梯度更新是否恶意,并使用强化学习方法提高检测效率,限制恶意客户端的参数更新,从而实现联邦学习标签翻转攻击的防御。在CIFAR-10数据集上的实验,验证了提出方法在防御标签翻转攻击的有效性。     

改进的基于奇异值分解的图卷积网络防御方法

图神经网络（GNN）容易受到对抗性攻击而导致性能下降，影响节点分类、链路预测和社区检测等下游任务，因此GNN的防御方法具有重要研究价值。针对GNN在面对对抗性攻击时鲁棒性差的问题，以图卷积网络（GCN）为模型，提出一种改进的基于奇异值分解（SVD）的投毒攻击防御方法 ISVDatt。在投毒攻击场景下，该方法可对扰动图进行净化处理。GCN遭受投毒攻击后，首先筛选并删除特征差异较大的连边使图保持特征光滑性；然后进行SVD和低秩近似操作使扰动图保持低秩性，并完成对它的净化处理；最后将净化后的扰动图用于GCN模型训练，从而实现对投毒攻击的有效防御。在开源的Citeseer、Cora和Pubmed数据集上针对Metattack和DICE(Delete Internally,Connect Externally)攻击进行实验，并与基于SVD、Pro＿GNN和鲁棒图卷积网络（RGCN）的防御方法进行了对比，结果显示ISVDatt的防御效果相对较优，虽然分类准确率比Pro＿GNN低，但复杂度低，时间开销可以忽略不计。实验结果表明ISVDatt能有效抵御投毒攻击，兼顾算法的复杂度和通用性，具有较高的实用...     

不同场景的联邦学习安全与隐私保护研究综述

随着大数据不断发展,联邦学习已被广泛应用于各种各样的场景,从而方便人们的生产生活,但该技术给人们带来便利的同时也让用户面临着数据泄露的挑战,因此数据安全成为联邦学习研究的热点问题.通过介绍横向及纵向联邦学习的训练过程,并对该过程的潜在对手及其攻击原因进行研究,从而分类总结了现有的攻击手段,如投毒攻击、对抗攻击及模型逆推攻击等;在两种场景下分类介绍针对几种攻击手段的防御措施,如梯度稀疏化、恶意检测、秘密样本对齐、标签保护、加密共享和扰动共享等,这些方法不仅可以保证参与方的数据安全,也可以保证联合模型的准确率;最后根据对现有技术的研究,总结了现存方法存在的问题及未来的研究方向.     

无线传感器网络选择性传递攻击的检测和防御机制

针对无线传感器网络的选择性转发攻击,以提高恶意节点检测率和系统防御性为目标,提出了一种基于最优转发策略的随机路由算法和可信邻居节点监听的检测和防御方法。该方法通过引入距离、信任度等参数构建转发路径,同时,在路由发现和选择过程中,采用节点监听机制对恶意节点进行检测和防御处理。在Matlab环境下对该机制进行了仿真实验,并与其他方法进行了性能对比分析。实验结果表明：该方法能够在消耗相对较少能量情形下有效检测出选择性传递攻击,保持较高事件报文成功率,并且对恶意节点能做到有效的防御和处理。     

基于物联网环境下网络恶意攻击的防御机制

物联网技术的发展,给人们的日常生活带来了极大的便利,同时也给利用无线传感器进行网络恶意攻击提供了温床。为提高网络恶意攻击的检测率,增强系统防御的效果,笔者提出了基于最优转发策略随机匹配出的路由算法以及可信邻居节点用于检测及防御的机制。该机制通过将设备间的距离、信任度等多种参数组合构建进行对转发路径做二次处理,从而能够有效检测出选择性传递攻击,保持较高的事件报文成功率,继而有效防御网络恶意攻击,保证物联网时代的网络环境安全。     

一种基于数据复杂度的投毒数据检测方法

针对机器学习模型训练过程中攻击者可以利用修改原始训练数据生成投毒数据的方式对机器学习模型进行投毒攻击的问题,提出一种基于数据复杂度的投毒数据检测方法。该方法在正常数据集的基础上,应用梯度上升策略对正常数据集内的样本实例进行自我投毒,通过挖掘自我投毒产生的投毒数据对正常数据集数据复杂度的影响,训练能够辨别投毒数据的检测模型。该方法在选定的应用场景中的检测准确率比现有方法有更好的效果。实验结果表明,投毒数据能够有效降低机器学习模型预测能力,应用基于数据复杂度的检测方法能够有效检测投毒数据,降低投毒数据对模型预测能力的不良影响。     

基于强化学习的无线传感器网络入侵检测攻防博弈研究

无线传感器网络易遭到各种内部攻击,入侵检测系统需要消耗大量能量进行攻击检测以保障网络安全。针对无线传感器网络入侵检测问题,建立恶意节点（malicious node,MN）与簇头节点（cluster head node,CHN）的攻防博弈模型,并提出一种基于强化学习的簇头入侵检测算法——带有近似策略预测的策略加权学习算法（weighted policy learner with approximate policy prediction,WPL-APP）。实验表明,簇头节点采用该算法对恶意节点进行动态检测防御,使得博弈双方快速达到演化均衡,避免了网络出现大量检测能量消耗和网络安全性能的波动。     

联邦学习中抵抗大量后门客户端的鲁棒聚合算法

随着数据的爆炸式增长以及企业和个人对隐私问题的关注,传统的集中式机器学习已经不能满足现有的需求.联邦学习是一种新兴的分布式机器学习框架,旨在不分享私有数据的前提下利用分散的客户端训练一个全局模型,解决数据隐私和数据孤岛问题.然而,由于联邦学习的分布式和隐私保护特性,其容易受到各种各样的攻击,后门攻击则是联邦学习系统受到的攻击之一.目前,业界已提出大量的鲁邦算法来抵抗联邦学习系统遭受的后门攻击.然而,现有的鲁棒算法大多有较强的假设,例如受到不同客户端数据分布和恶意后门客户端数量的限制.我们的研究表明了现有的鲁棒算法不能解决在非独立同分布场景下,大量后门客户端共同攻击的问题.为解决这一难题,本文提出了一种鲁棒算法Poly.Poly算法包含两部分:一部分利用相似度矩阵和聚类算法进行聚类分析;另一部分则基于余弦相似度选择最优的类去聚合全局模型.由于Poly算法能完全去除恶意后门模型,从而完全避免了后门污染全局模型.为了验证Poly算法的性能,实验利用了MNIST、Fashion-MNIST、CIFAR-10和Reddit四种数据集,考虑了数据不平衡和类别不平衡两种非独立同分布场景以及独立同分布...     

联邦学习安全防御与隐私保护技术研究

联邦学习（federated learning,FL）在多个参与方不直接进行数据传输的前提下共同完成模型训练,充分发挥各方数据价值;然而,由于联邦学习的固有缺陷以及存储和通信的安全问题,其在实际应用场景中仍面临多种安全与隐私威胁。首先阐述了FL面临的安全攻击和隐私攻击;然后针对这两类典型攻击分别总结了最新的安全防御机制和隐私保护手段,包括投毒攻击防御、后门攻击防御、搭便车攻击防御、女巫攻击防御以及基于安全计算与差分隐私的防御手段。通过对联邦学习的现有风险和相应防御手段的系统梳理,展望了联邦学习未来的研究挑战与发展方向。     

敌对攻击环境下基于移动目标防御的算法稳健性增强方法

传统的机器学习模型工作在良性环境中,通常假设训练数据和测试数据是同分布的,但在恶意文档检测等领域该假设被打破。敌人通过修改测试样本对分类算法展开攻击,使精巧构造的恶意样本能够逃过机器学习算法的检测。为了提高机器学习算法的安全性,提出了基于移动目标防御技术的算法稳健性增强方法。实验证明,该方法通过在算法模型、特征选择、结果输出等阶段的动态变换,能够有效抵御攻击者对检测算法的逃逸攻击。     

Call for Papers The 6^th International Conference on Grid and Cooperative Computing

Recent years have seen rapid advances in various grid-related technologies, middleware, and applications. The GCC conference has become one of the largest scientific events worldwide in grid and cooperative computing. The 6th international conference on grid and cooperative computing (GCC2007) Sponsored by China Computer Federation (CCF),Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences (ICT) and Xinjiang University ,and in Cooperation with IEEE Computer Soceity ,is to be held from August 16 to 18, 2007 in Urumchi, Xinjiang, China.     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

法律信息库系统

本文分析了法律数据库的结构和特点，介绍了采用面向对象设计方法和超文本数据库技术开发和实现法律信息库系统将作为重要网络资源之一为不同用户进行法律咨询服务。     

View-based model-driven architecture for enhancing maintainability of data access services

In modern service-oriented architectures, database access is done by a special type of services, the so-called data access services (DAS). Though, particularly in data-intensive applications, using and developing DAS are very common today, the link between the DAS and their implementation, e.g. a layer of data access objects (DAOs) encapsulating the database queries, still is not sufficiently elaborated, yet. As a result, as the number of DAS grows, finding the desired DAS for reuse and/or associated documentation can become an impossible task. In this paper we focus on bridging this gap between the DAS and their implementation by presenting a view-based, model-driven data access architecture (VMDA) managing models of the DAS, DAOs and database queries in a queryable manner. Our models support tailored views of different stakeholders and are scalable with all types of DAS implementations. In this paper we show that our view-based and model driven architecture approach can enhance software development productivity and maintainability by improving DAS documentation. Moreover, our VMDA opens a wide range of applications such as evaluating DAS usage for DAS performance optimization. Furthermore, we provide tool support and illustrate the applicability of our VMDA in a large-scale case study. Finally, we quantitatively prove that our approach performs with acceptable response times.     

International Journal of Automation and Computing Table of Contents

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Information for authors

正SCIENCE CHINA Information Sciences(Sci China Inf Sci),cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press,is committed to publishing highquality,original results of both basic and applied research in all areas of information sciences,including computer science and technology;systems science,control science and engineering(published in Issues with odd numbers);information and communication engineering;electronic science and technology(published in Issues with even numbers).Sci China Inf Sci is published monthly in both print and electronic forms.It is indexed by Academic OneFile,Astrophysics Data System(ADS),CSA,Cabells,Current Contents/Engineering,Computing and Technology,DBLP,Digital Mathematics Registry,Earthquake Engineering Abstracts,Engineering Index,Engineered Materials Abstracts,Gale,Google,INSPEC,Journal Citation Reports/Science Edition,Mathematical Reviews,OCLC,ProQuest,SCOPUS,Science Citation Index Expanded,Summon by Serial Solutions,VINITI,Zentralblatt MATH.     

Erratum to: Fast global kernel fuzzy c-means clustering algorithm for consonant/vowel segmentation of speech signal

正Erratum to:J Zhejiang Univ-Sci C(ComputElectron)2014 15(7):551-563doi:10.1631/jzus.C1300320The original version of this article unfortunately contained mistakes.Algorithm 6 should be as follows:Algorithm 6 FGKFCM-F clustering Input:(1)X={x_1,x_2,…,x_N},,x_iR~d,i=1,2,…,N,the dataset;(2)C,1C≤N,the number of clusters;(3)ε0,the stopping criterion;     

Journal of Zhejiang University-SCIENCE C (Computers & Electronics) Total contents

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A pragmatic multi-method investigation of discrepant technological events: Coping,attributions, and ‘accidental’ learning

Discrepant technological events or situations that entail a problem, a misunderstanding or a difficulty with the Information Technology (IT) being employed, are common in the workplace, and can lead to frustration and avoidance behaviors. Little is known, however, about how individuals cope with these events. This paper examines these events by using a multi-method pragmatic approach informed by coping theory. The results of two studies – a critical incident study and an experiment – serve to build and test, respectively, a theoretical model that posits that individuals use a variety of strategies when dealing with these events: they experience negative emotions, make external attributions, and adopt engagement coping strategies directed at solving the event, eventually switching to a disengagement coping strategy when they feel they have no control over the situation. Furthermore, users’ efforts may result in ‘accidental’ learning as they try to overcome the discrepant IT events through engagement coping. The paper ends with a discussion of the results in light of existing literature, future opportunities for research, and implications for practice.