【Paper-Attack】Poisoning Attacks to Graph-Based Recommender Systems

Poisoning Attacks to Graph-Based Recommender Systems

背景

一些研究显示推荐系统容易受到poisoning attack(向推荐系统注入虚假数据,从而使推荐系统按照攻击者的意愿做推荐)影响,现有研究在基于图的推荐系统上的工作还很少,都是基于关联规则的或者基于矩阵分解。

攻击者的目标:将target item推荐给越多的用户越好

挑战

如何给fake user分配打分,来使得target item被推荐给更多的正常用户?
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将poisoning attack定义为一个优化问题(注入m个fake user,每个fake user有n个filler item),并且提出解决优化问题的方法,目标函数是hit ratio(正常用户中,包含target item的用户比例)

动机

模型

单个用户的loss

target item t 排名越靠前,item i排名越靠后,p_ut越大,p_ui越小,loss越小

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g是Wilcoxon-Mann-Whitney 损失函数,用来提升排序效果,b是width参数

全部用户的loss

对那些没有为了target item打分的单个用户 s ∈ S s\in S sS 的loss求和

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近似为优化问题

正则化w_v是为了建模约束(每个fake user只能为一小部分item打分)

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解决优化问题

使用PGD解决公式6的优化问题,得到 w i w_i wi(fake user v 连接全部item的边的权重)

生成打分

几个假设:

  1. fake user对target打最高分
  2. 根据前面求出的 w i w_i wi从高到低选择n个item作为filler item
  3. 为每个filler item打分:从正常用户为这个item打分的分布中sample一个数,离散化后作为分数

注:只使用权重来选择filler item,而不是打分

【Paper-Attack】Poisoning Attacks to Graph-Based Recommender Systems_第1张图片

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