ブラックボックスとホワイトボックスDNNへのタルドスコードを用いたウォーターマーキングにおける裏切り者追跡

（Towards Traitor Tracing in Black-and-White-Box DNN Watermarking with Tardos-based Codes）

ケントくん

マカセロ博士！DNNのウォーターマーキングって何？名前からして面白そうじゃん！

マカセロ博士

ケント君、それは知的財産を保護するための技術なんじゃ。特にDNNモデルの不正利用を防ぐために利用される技術なんじゃよ。

ケントくん

知的財産かぁ…ブラックボックスとホワイトボックスって何が違うの？

マカセロ博士

ブラックボックスは内部の仕組みを知らずに操作する状態で、ホワイトボックスは内部構造が全て分かる状態を指すのじゃ。今回の研究は、モデルがどう使われたか特定することに着目しとるんじゃよ。

1. どんなもの?

この論文では、ディープニューラルネットワーク（DNN）に対するブラックボックスおよびホワイトボックス環境でのウォーターマーキング手法を提案しています。この手法は、Tardosコードと呼ばれる手法を活用し、モデルの漏洩源を特定することを可能にします。ウォーターマーキングは、知的財産の保護や不正な利用の抑止を目的としていますが、ブラックボックス環境における実用的な応用はまだ限定的でした。この研究は、ブラックボックス環境においても効果的にトレーシングできる新しい道を切り開くものです。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来の研究では、主にホワイトボックス環境におけるウォーターマーキング技術が発展してきましたが、ブラックボックス環境での実用的な手法は限られていました。本研究の新規性は、ブラックボックス環境でもコリジョン（集団行動）に強いウォーターマーキングを実現できる点にあります。特にTardosコードの特性を活かして、リークの元を特定することができるため、ウォーターマーキング機能の強化が図られています。

3. 技術や手法のキモはどこ?

Tardosコードを用いたウォーターマーキングが本手法のキモです。Tardosコードは元々パイレートを検出するための方法として知られており、そのコッドイングの特徴をDNNモデルのウォーターマーキングに応用することで、ブラックボックス環境でもトレーサビリティを確保しています。具体的には、ウォーターマークを埋め込むことで、モデルの不正利用時に漏洩元を特定することができます。

4. どうやって有効だと検証した?

有効性の検証は、シミュレーションや既存のDNNモデルへの実装を通じて行われました。特に、ブラックボックス環境でのトレーサビリティの確認を重点的に行い、リーク発生時に元のライセンス保持者を特定できることを実証しています。さらに、Tardosコードを活用した手法が、複数のコリジョン攻撃に対しても高い頑健性を示すことを確認しています。

5. 議論はある?

議論の一つは、ブラックボックス環境でも適用可能なウォーターマーク手法の汎用性についてです。また、この技術の導入に伴う計算コストやその他の現実的な制約についても議論されています。一方で、悪意あるユーザーがウォーターマークを無効化するための新たな手法を開発する可能性もゼロではなく、そのような対応策の検討も議論の一部となっています。

6. 次読むべき論文は?

次に探すべき論文のキーワードとしては、「DNN Watermarking」、「Traitor Tracing」、「Tardos Codes」、「Black-box Security」、「Neural Network Security」が挙げられます。これらのキーワードは、最新のウォーターマーキング技術や、不正利用対策についてのさらなる理解を深めるのに役立つでしょう。

引用情報

E. Rodríguez-Lois, F. Perez-González, “Towards Traitor Tracing in Black-and-White-Box DNN Watermarking with Tardos-based Codes,” arXiv preprint arXiv:2310.XXXXv1, 2023.