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Black-Box Universal Adversarial Attack on Automatic Speech Recognition Systems for Maritime Radio Communication Using Evolutionary Strategies

Reif, Aliza Katharina und Bonasera, Lorenzo und Picek, Stjepan und Ramirez Agudelo, Oscar Hernan und Karl, Michael (2025) Black-Box Universal Adversarial Attack on Automatic Speech Recognition Systems for Maritime Radio Communication Using Evolutionary Strategies. In: 18th ACM Workshop on Artificial Intelligence and Security, AISec 2025, Seiten 146-157. 18th ACM Workshop on Artificial Intelligence and Security (AISec '25), 2025-10-17, Taipei, Taiwan. doi: 10.1145/3733799.3762974. ISBN 979-840071895-3.

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Offizielle URL: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3733799.3762974

Kurzfassung

This paper studies the design, implementation, and evaluation of a new universal adversarial attack targeting automatic speech recognition systems in a black-box setting. A genetic algorithm optimizes universal perturbations consisting of short noise bursts that cause mistranscriptions by balancing text similarity (character error rate) and perceptual audio similarity (Mel energy distance) to keep the noise minimally intrusive. Experiments are conducted on the models Wav2Vec 2.0 and OpenAI’s Whisper to investigate the attack’s performance under varying parameters such as noise volumes, number of audio files in the training set, and for the standard English Librispeech dataset, as well as a synthetic maritime dataset that contains more homogeneous data. We expose vulnerabilities in state-of-the-art ASR systems and the risks of attacks on safety-critical applications, such as maritime radio communication. We demonstrate that our attack is highly successful, and even an attack trained on a single input works universally. Whisper proves to be more robust against these attacks. We find that universal perturbations generalize better when trained on data more similar to the test set. A semantic defense is developed that presents a novel way to detect the attack. To our knowledge, our work represents the first universal black-box attack against ASR models.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222579/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Black-Box Universal Adversarial Attack on Automatic Speech Recognition Systems for Maritime Radio Communication Using Evolutionary Strategies
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Reif, Aliza Katharinaaliza.reif (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-7375-1109206808216
Bonasera, Lorenzolorenzo.bonasera (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Picek, Stjepanstjepan.picek (at) ru.nlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ramirez Agudelo, Oscar HernanOscar.RamirezAgudelo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9379-5409206808218
Karl, Michaelmichael.karl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 Dezember 2025
Erschienen in:18th ACM Workshop on Artificial Intelligence and Security, AISec 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1145/3733799.3762974
Seitenbereich:Seiten 146-157
ISBN:979-840071895-3
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Adversarial Attack, Universal Attack, Automatic Speech Recognition, Maritime Radio Communication, Genetic Algorithm
Veranstaltungstitel:18th ACM Workshop on Artificial Intelligence and Security (AISec '25)
Veranstaltungsort:Taipei, Taiwan
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:17 Oktober 2025
Veranstalter :ACM CCS
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - keine Zuordnung
Standort: Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für KI-Sicherheit
Hinterlegt von: Reif, Aliza Katharina
Hinterlegt am:26 Feb 2026 13:41
Letzte Änderung:26 Feb 2026 13:41

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