README.md

Smooth Perturbations for Time Series Adversarial Attacks

This is the companion repository for our paper titled "Smooth Perturbations for Time Series Adversarial Attacks". This paper has been accepted on PAKDD22 (May 16-19, 2022).

Datasets used

All our experiments were performed on the widely used time series classification benchmark UCR/UEA archive. We used the latest version (2018) which contains 128 datasets. The UCR archive is necessary to run the code.

Model used

All experiments were performed using the time series classifier InceptionTime from the paper InceptionTime: Finding AlexNet for Time Series Classification. The companion Github repository is located here. InceptionTime's weight are necessary to run the code.

Requirements

The code runs using Python 3.7. You will need to install the packages present in the requirements.txt file.

pip install -r requirements.txt

Code

The code is divided as follows:

• The main.py python file contains the necessary code to run the experiments.

• The utils folder contains the necessary functions to read the datasets and visualize the plots.

• The attacks folder contains the implementation of the adversarial attack used.

• The classifier.py file contains InceptionTime implementation.

Adaptions required

You should consider changing the root_dir variable. This variable specifies the folder where the UEA/UCR archive and all the weights of InceptionTime are located. Both are necesary to run the code.

Run the experiments

To simply run all the experiments, you can type:

python3 main.py run_all

It will first performs adversarial attacks for BIM, GM with and without noise cliping, and SGM over all the UCR archive. Then it will produce all the pairwise plots in order to compare the methods according to the ASR and L2 norm. These plots are shown in the paper. Finally, it will perform an adversarial attack for SGM.

Be careful, the computations can take more than a week on a single GTX 1080 Ti.

Results

Adversarial attacks

This files presents the adversarial attacks for all the datasets of the UCR archive. For each method, we recorded the execution time in seconds, the ASR, the number of succesfully perturbed samples and the average L2 norm of the dataset.

	Duration (seconds)				ASR				# Samples perturbed				Average L2 norm
	BIM	GM	GM-wo-clip	SGM-wo-clip	BIM	GM	GM-wo-clip	SGM-wo-clip	BIM	GM	GM-wo-clip	SGM-wo-clip	BIM	GM	GM-wo-clip	SGM-wo-clip
ACSF1	284,726224899292	259,383599042892	250,680391788483	239,084174394608	0,58	0,38	0,38	0,2	58	38	38	20	3,01644642575213	1,5800983083033	1,75960747422706	0,746868705880894
Adiac	251,994608163834	190,6036632061	187,342823505402	220,374300956726	0,879795396419437	0,836317135549872	0,854219948849105	0,849104859335038	344	327	334	332	0,729881868425424	0,53292910831207	0,588279175630833	0,577910805713805
AllGestureWiimoteX	705,967068195343	570,106570482254	611,768842458725	602,636587381363	0,0742857142857143	0,0271428571428571	0,07	0,0185714285714286	52	19	49	13	1,79780086984287	1,11541013968371	1,90029412161169	1,66265151723063
AllGestureWiimoteY	695,129547119141	561,853433609009	598,475128412247	589,277519464493	0,16	0,07	0,134285714285714	0,0628571428571428	112	49	94	44	1,83937568226594	1,18360002668198	1,89474795760064	1,66940596745689
AllGestureWiimoteZ	697,143391847611	562,014775753021	599,845276594162	589,683598041534	0,241428571428571	0,115714285714286	0,242857142857143	0,168571428571429	169	81	170	118	1,93324385048995	1,12905563643015	1,84342821105547	1,59586469976894
ArrowHead	148,15026307106	118,305222511292	119,132261037827	124,549461126328	0,954285714285714	0,885714285714286	0,954285714285714	0,88	167	155	167	154	0,932673065326619	0,668091014950923	0,704240438368119	0,701016304844035
BME	129,736853599548	113,237291812897	108,596731424332	129,881789684296	0,0333333333333333	0,0333333333333333	0,693333333333333	0,446666666666667	5	5	104	67	1,08901747235136	0,984496777676734	1,90656008050269	1,9455196086658
Beef	68,8423388004303	54,1351509094238	49,5499436855316	55,9602241516113	0,866666666666667	0,766666666666667	0,733333333333333	0,566666666666667	26	23	22	17	1,38316154699975	0,663146238052697	0,743418888818777	0,858116537148753
BeetleFly	62,2155921459198	54,0227372646332	48,7805495262146	56,7291057109833	0,55	0,1	0,25	0	11	2	5	0	1,69998059863941	1,2518599953887	1,48150575661611	1,48681629240267
BirdChicken	44,717990398407	42,6750915050507	38,8356082439423	44,469272851944	1	0,85	1	0,95	20	17	20	19	0,885547765659749	0,639915036433556	0,62545722773905	0,728415865325331
CBF	405,358385324478	358,502407550812	330,966987371445	380,099367141724	0,0188888888888888	0,0133333333333333	0,488888888888889	0,0222222222222223	17	12	440	20	1,09757085067273	0,98193420913159	2,42842228050904	2,77519410934409
Car	91,8741052150726	73,3134772777557	73,8365125656128	83,1964323520661	1	1	0,966666666666667	0,883333333333333	60	60	58	53	1,09901413786071	0,720520552959231	0,742419130617965	0,812107279098439
Chinatown	193,014804840088	192,235889673233	177,762791872025	204,671388864517	0,411078717201166	0,411078717201166	0,994169096209913	0,994169096209913	141	141	341	341	0,422930333254333	0,40310028575946	0,457057244048466	0,473752456423164
ChlorineConcentration	2025,2163734436	1615,88358974457	1492,74789428711	1706,31480097771	0,9671875	0,970052083333333	0,981510416666667	0,978125	3714	3725	3769	3756	0,260644012969676	0,179079970879935	0,182355848276019	0,211190372160089
CinCECGTorso	4129,39370965958	3355,3123934269	3352,92757296562	3464,64744520187	0,965217391304348	0,964492753623188	0,96304347826087	0,568840579710145	1332	1331	1329	785	0,960925706603712	0,52556804726365	0,515899386993609	0,489341614254863
Coffee	55,8718738555908	53,8507649898529	46,9863705635071	54,8644163608551	1	1	1	1	28	28	28	28	0,646559608215747	0,459580630473048	0,460129706663553	0,498897103534155
Computers	395,173809766769	308,643865346909	305,441889286041	321,689844846725	908	908	924	728	227	227	231	182	0,694146438424808	0,506255061859076	0,520262936964589	0,585604279326217
CricketX	317,63668513298	242,096783399582	234,598888635635	255,799316883087	0,123076923076923	0,0846153846153847	0,17948717948718	0,0846153846153847	48	33	70	33	1,5766832958849	1,24809896227697	2,21049566109956	1,90145798246319
CricketY	285,142260551453	220,489032268524	213,127371549606	236,367571353912	0,135897435897436	0,11025641025641	0,266666666666667	0,133333333333333	53	43	104	52	1,64598827791433	1,33524239184837	2,17431500445928	1,87270789374804
CricketZ	284,549852609634	220,619388580322	212,975075960159	235,618731498718	0,0794871794871796	0,0641025641025641	0,174358974358974	0,11025641025641	31	25	68	43	1,61960026368129	1,27693543278071	2,4013003790694	2,07108511966874
Crop	6607,38280487061	6804,75160431862	5985,32898139954	7049,48293590546	0,192916666666667	0,168035714285714	0,35422619047619	0,312678571428571	3241	2823	5951	5253	0,249587320039207	0,2468179774222	0,55622845845552	0,488366993349833
DiatomSizeReduction	302,159450531006	253,146081447601	234,87357211113	2297,21081638336	0,954248366013072	0,84640522875817	0,983660130718954	0,88562091503268	292	259	301	271	1,50602557941303	1,01705642130869	1,02982179188824	1,04556414431646
DistalPhalanxOutlineAgeGroup	116,747921228409	111,90199136734	97,006915807724	110,817744493485	0,935251798561151	0,935251798561151	0,949640287769784	0,949640287769784	130	130	132	132	0,237039805929213	0,184390353627073	0,183609339980477	0,1985337753642
DistalPhalanxOutlineCorrect	141,445932626724	139,096778154373	122,041847229004	138,935978889465	0,855072463768116	0,855072463768116	0,858695652173913	0,855072463768116	236	236	237	236	0,0986878002469889	0,0718135600177208	0,0723217878344706	0,0779879535726924
DistalPhalanxTW	87,3984756469727	84,7894079685211	74,2102661132813	83,2298219203949	0,971223021582734	0,985611510791367	1	1	135	137	139	139	0,543370170383667	0,433796717193542	0,433868234489004	0,422811647866321
DodgerLoopDay	76,7161645889282	60,2037920951843	57,717102766037	64,0389869213104	0	0	0	0	0	0	0	0	0,000000413528048991012	1,69705630013582	16953,5921857287
DodgerLoopGame	141,952054023743	119,208179712296	112,373127222061	117,911987543106	0,934782608695652	0,884057971014493	0,992753623188406	0,0434782608695652	129	122	137	6	0,939476225237557	0,684023086987878	0,672499533151708	0,802831756514165
DodgerLoopWeekend	118,081045866013	96,9547860622406	91,096620798111	98,0150015354156	0,27536231884058	0,181159420289855	0,891304347826087	0,0144927536231884	38	25	123	2	1,53988017006912	1,24011161457484	1,5507647101006	1,88897104303702
ECG200	61,2902293205261	56,698353767395	51,5561871528626	55,2219929695129	0,46	0,44	0,97	0,97	46	44	97	97	0,710139009129281	0,64660934771234	0,778241488216898	0,848653816546795
ECG5000	2122,63024806976	1793,61990308762	1618,3946480751	13721,4940574169	0,113777777777778	0,102888888888889	0,300444444444444	0,222888888888889	512	463	1352	1003	0,833541182629037	0,703554360237071	1,65596006056754	1,52782742847319
ECGFiveDays	447,207159042358	394,072671175003	348,706417322159	396,499273300171	0,0150987224157956	0,00464576074332168	0,994192799070848	0,981416957026713	13	4	856	845	1,11757747880796	1,01768430951646	1,57221463864785	1,63274423269119
EOGHorizontalSignal	872,643359899521	704,543739318848	703,008269786835	731,633019924164	0,477900552486188	0,328729281767956	0,38121546961326	0,306629834254144	173	119	138	111	2,47154878782356	1,40263663438252	1,60755392596449	1,50244207347069
EOGVerticalSignal	850,960215568542	684,061724424362	680,941100120544	708,742174625397	0,751381215469613	0,43646408839779	0,466850828729282	0,342541436464088	272	158	169	124	2,43820909147348	1,22944787268887	1,33513545105768	1,22536399837008
Earthquakes	185,269582748413	150,184265613556	147,245531320572	147,744363069534	0,776978417266187	0,561151079136691	0,97841726618705	0	108	78	136	0	1,5936929874244	1,11964888393464	1,19592896326387	1,37884668320842
ElectricDevices	3162,51220965385	3120,47955560684	2786,79269003868	3220,34281110764	0,328880819608352	0,291012838801712	0,400077810919466	0,375178316690442	2536	2244	3085	2893	0,303881662454776	0,276400145120569	0,365852279128329	0,349171260691944
EthanolLevel	1603,28350234032	1304,27327013016	1300,10028028488	1344,33646154404	744	974	974	976	372	487	487	488	0,325844984312956	0,0882081178060971	0,0895616904163829	0,0893839478552225
FaceAll	802,156518936157	661,109110116959	629,677981615067	736,764280557633	0,0325443786982249	0,0289940828402366	0,161538461538462	0,122485207100592	55	49	273	207	1,02276427247281	0,843687416674712	1,76066335245098	1,56420084986072
FaceFour	85,9133622646332	67,6862142086029	66,3918433189392	68,7933642864227	0,102272727272727	0,0113636363636364	0,0454545454545454	0	9	1	4	0	1,77692632365695	1,39384260631501	1,97573653179484	1,95910046425563
FacesUCR	968,448884010315	794,826113462448	759,464550733566	872,003445863724	0,0204878048780488	0,0146341463414634	0,0463414634146342	0,0351219512195122	42	30	95	72	1,12501395122089	1,02150891302694	2,310817385753	2,14801842854237
FiftyWords	345,334555864334	285,850762844086	262,444806814194	277,709844112396	0,101098901098901	0,0747252747252747	0,173626373626374	0,147252747252747	46	34	79	67	1,61197233291981	1,31629594264476	2,52629757571196	2,19158761278565
Fish	198,635670423508	168,150197982788	158,497475624084	161,141660928726	0,982857142857143	0,92	0,965714285714286	0,908571428571429	172	161	169	159	1,15150631264372	0,770578597749334	0,772753478288295	0,801619179544395
FordA	1363,68219518662	1634,03848695755	1085,35299897194	1108,99549460411	0,236363636363636	0,243939393939394	0,243939393939394	0,240151515151515	312	322	322	317	0,121159312377363	0,0966774267817532	0,0938169856361659	0,102848452106822
FordB	851,807324886322	1037,9631152153	705,133702039719	698,772616386414	0,403703703703704	0,406172839506173	0,407407407407407	0,406172839506173	327	329	330	329	0,159613658549744	0,121680518282339	0,122547377523389	0,136181031244572
FreezerRegularTrain	2071,41788029671	2349,49189853668	1588,07217359543	1736,24658894539	0,993684210526316	0,993684210526316	0,994035087719298	0,994035087719298	2832	2832	2833	2833	0,670892136094135	0,270980386798414	0,270437037552384	0,271872597113438
FreezerSmallTrain	2056,23001599312	2565,21771192551	1539,99007177353	18679,9105026722	0,891929824561403	0,882105263157895	0,959298245614035	0,958947368421053	2542	2514	2734	2733	0,858734808336322	0,601184432324954	0,582150639741632	0,667693329758048
Fungi	144,111491441727	117,176590919495	112,367925167084	119,050228357315	0,0483870967741935	0,0053763440860215	0,0483870967741935	0,0376344086021505	9	1	9	7	1,33817071001704	1,13463547054968	1,47502408194644	1,45835823952524
GestureMidAirD1	151,380989313126	130,570633411407	121,723662376404	133,233058214188	0,215384615384615	0,161538461538462	0,3	0,261538461538461	28	21	39	34	1,76901728796206	1,2107482345199	1,95741503821582	1,72909043860803
GestureMidAirD2	127,406190395355	105,127008914948	98,9430661201477	110,527794122696	0,446153846153846	0,376923076923077	0,392307692307692	0,361538461538462	58	49	51	47	1,71779501245321	1,12946798112557	1,56582648867997	1,31422057356321
GestureMidAirD3	127,437433481216	109,123348712921	128,627262353897	110,569994449615	0,392307692307692	0,315384615384615	0,461538461538462	0,338461538461538	51	41	60	44	1,72299855188957	1,21419660053164	1,71930258269495	1,43287959420656
GesturePebbleZ1	198,9758207798	187,247720241547	157,511552810669	163,839319467545	0,0348837209302325	0,0058139534883721	0,0523255813953488	0,0290697674418605	6	1	9	5	2,08812636246752	0,953257553578822	2,28278046505485	1,31084398988597
GesturePebbleZ2	174,507826328278	181,054528236389	140,634229660034	145,053711175919	0,069620253164557	0,0189873417721519	0,0632911392405063	0,0316455696202531	11	3	10	5	2,01896679407229	1,18068749897214	2,55880857942607	2,21380501033301
GunPoint	123,070270299911	106,34920835495	104,882761955261	114,532555341721	0,713333333333333	0,706666666666667	1	0,973333333333333	107	106	150	146	0,883119479708157	0,742567533966086	0,77250590356796	0,810691909968547
GunPointAgeSpan	208,75291800499	172,491594791412	170,952899217606	186,811783313751	0,70253164556962	0,69620253164557	1	1	222	220	316	316	0,803241966649646	0,597264451035811	0,636246159951149	0,65165489683398
GunPointMaleVersusFemale	193,420205593109	157,255529642105	156,828224897385	171,154397964478	0,392405063291139	0,392405063291139	0,95253164556962	0,844936708860759	124	124	301	267	1,05488648123766	0,926088888258872	1,34671833418977	1,41349679991179
GunPointOldVersusYoung	213,169456005096	175,625215053558	174,776266336441	184,309647321701	0,707936507936508	0,701587301587302	0,996825396825397	0,996825396825397	223	221	314	314	0,821167716449574	0,598838045657254	0,637896841931604	0,646787593413408
Ham	159,412034034729	157,243277311325	140,246518611908	144,06427359581	0,971428571428571	0,971428571428571	0,99047619047619	0,980952380952381	102	102	104	103	0,73103302809439	0,531984345856628	0,526529843107937	0,593710128054454
HandOutlines	2005,57124018669	2378,13374352455	1495,20274400711	1532,75960350037	0,448648648648649	0,708108108108108	0,710810810810811	0,718918918918919	166	262	263	266	0,14678544582802	0,0260918252902279	0,0263908600928572	0,0286095064130466
Haptics	654,303024530411	825,197165966034	563,873891115189	583,106493473053	0,993506493506493	0,961038961038961	0,961038961038961	0,944805194805195	306	296	296	291	0,757053630120132	0,455445995116711	0,458693065826471	0,451535433283514
Herring	84,6533432006836	85,9611392021179	72,46177983284	73,7292394638062	1	1	1	1	64	64	64	64	0,178991383059177	0,113927412943113	0,113818960798299	0,130577798033951
HouseTwenty	503,007250547409	559,940159082413	373,766756772995	381,758521556854	0,680672268907563	0,588235294117647	0,630252100840336	0,042016806722689	81	70	75	5	1,89706605114497	1,16979069137659	1,57620350035338	0,959412745311388
InlineSkate	1850,96051359177	2753,84158730507	1551,52062821388	1567,30630230904	0,994545454545454	0,996363636363636	0,996363636363636	0,945454545454545	547	548	548	520	0,451677133578977	0,192188021885404	0,193467960955795	0,234116647579579
InsectEPGRegularTrain	319,077211380005	376,410155534744	276,533558368683	274,648768186569	0,839357429718875	0,690763052208835	0,931726907630522	0,261044176706827	209	172	232	65	1,74583831791681	1,2318413119024	1,23074813616985	1,49209003140351
InsectEPGSmallTrain	299,790716409683	370,708271026611	253,457047462463	255,019307374954	0,738955823293173	0,598393574297189	0,759036144578313	0,192771084337349	184	149	189	48	1,75129971441604	1,16099595865049	1,27769031035505	1,27532175013824
InsectWingbeatSound	1256,48708796501	1389,5494594574	1039,48514962196	1047,12521338463	0,47020202020202	0,347474747474747	0,502020202020202	0,390909090909091	931	688	994	774	1,45280445538413	1,08654188601133	1,43940372568951	1,37954131711556
ItalyPowerDemand	460,422135353088	436,49231505394	486,718822479248	476,21629357338	0,192419825072886	0,190476190476191	1	0,987366375121477	198	196	1029	1016	0,4557317605953	0,433513437183725	0,69718700549611	0,713723280588186
LargeKitchenAppliances	520,911195039749	659,405880451202	449,099191427231	445,06986117363	0,517333333333333	448	0,885333333333333	0,706666666666667	194	168	332	265	2,02951699605173	1,34802166710561	1,28389014546303	1,37788524981525
Lightning2	93,1549007892609	89,5733079910278	81,8774135112763	81,337769985199	0,80327868852459	0,80327868852459	0,983606557377049	0,39344262295082	49	49	60	24	1,34719824000491	0,940774723445903	0,909376190368482	1,08742882842686
Lightning7	72,6399397850036	63,0323004722595	63,3996984958649	61,8032219409943	0,10958904109589	0,0547945205479452	0,0684931506849316	0,0273972602739726	8	4	5	2	1,70799420465946	1,01375418487972	1,98281199991416	1,42599173456547
Mallat	4194,05002593994	3967,17415452003	3497,25160384178	3498,91013216972	0,859701492537313	0,133901918976546	0,177398720682303	0,0464818763326226	2016	314	416	109	2,56990444142465	1,2072157823386	1,23667377856782	1,21494070484917
Meat	77,8126263618469	65,8193604946136	66,56405210495	64,7901511192322	0,966666666666667	1	1	1	58	60	60	60	0,204134867070835	0,137876666043539	0,1360369378254	0,148774652615
MedicalImages	359,837543010712	328,55922627449	357,77831530571	357,214513778687	0,318421052631579	325	0,597368421052631	0,453947368421053	242	247	454	345	0,937077607515059	0,854446356751531	1,3561992377414	1,30118076875214
MelbournePedestrian	914,666887998581	940,40143942833	1026,28920483589	1020,06875014305	0,122591225912259	0,11480114801148	0,412464124641246	0,388273882738827	299	280	1006	947	0,192051871027266	0,191170315201317	0,417116550678246	0,389618162377263
MiddlePhalanxOutlineAgeGroup	118,87066411972	107,618723392487	119,046547174454	97,5848677158356	0,961038961038961	0,967532467532468	0,967532467532468	0,961038961038961	148	149	149	148	0,0945747891396115	0,0752964637162508	0,0750923543960066	0,0800802923789708
MiddlePhalanxOutlineCorrect	143,02922129631	128,5665538311	142,837989091873	141,110974550247	0,807560137457045	0,824742268041237	0,828178694158075	0,831615120274914	235	240	241	242	0,0443824907328993	0,0311046211280546	0,0313703898864954	0,034113653423915
MiddlePhalanxTW	85,5184681415558	77,691516160965	87,5175526142121	86,2579081058502	1	1	1	1	154	154	154	154	0,395802500775275	0,289551164806308	0,293532080639845	0,277389566124003
MixedShapesRegularTrain	4333,19322419167	3633,75709319115	3598,01306271553	3739,81277632713	0,931546391752577	0,854020618556701	0,894020618556701	0,636288659793814	2259	2071	2168	1543	1,79038576722569	1,1552942526394	1,16828281411704	1,1770353770445
MixedShapesSmallTrain	4292,98877239227	3621,60642790794	3586,33683872223	3713,03815698624	0,930721649484536	0,672164948453608	0,69319587628866	0,247835051546392	2257	1630	1681	601	1,7428572569709	0,867688759984397	0,884682934791874	0,921722912041914
MoteStrain	534,546344280243	512,559992074966	2504,99770879746	582,362393379211	0,202076677316294	0,144568690095847	0,861022364217252	0,475239616613419	253	181	1078	595	0,829878203168167	0,712334336640827	1,65094620113639	1,72852314161337
NonInvasiveFetalECGThorax1	2793,8055999279	2386,86485028267	30889,346278429	2463,03751993179	0,840203562340967	0,701272264631043	0,792875318066158	0,69058524173028	1651	1378	1558	1357	1,96387123696727	1,39714420395688	1,47386588095152	1,41873208985598
NonInvasiveFetalECGThorax2	2842,39512848854	2356,72947096825	29971,4263691902	2428,40210390091	0,782697201017812	0,622391857506361	0,669211195928753	0,589821882951654	1538	1223	1315	1159	1,7671728674701	1,28319876338582	1,34564414526306	1,28783368100202
OSULeaf	252,241909503937	210,507496356964	2185,87122344971	217,963332176208	0,648760330578512	0,429752066115703	0,586776859504132	0,334710743801653	157	104	142	81	1,75349614463531	1,20015574139288	1,43032441894466	1,36816297153694
OliveOil	66,4931290149689	53,1301910877228	360,543924808502	56,4842278957367	0,9	1	1	1	27	30	30	30	0,577400020709256	0,0979373722089969	0,0962990304185883	0,0959558302391784
PLAID	16009,9989583492	1074,57957410812	1093,8471224308	1100,00294876099	0,355679702048417	0,242085661080074	0,301675977653631	0,121042830540037	191	130	162	65	2,8176188195994	1,70827369794981	2,15205197543853	1,33067033222295
PhalangesOutlinesCorrect	383,725139856339	348,284126996994	1493,31582260132	396,696353435516	0,757575757575758	0,782051282051282	0,785547785547785	0,789044289044289	650	671	674	677	0,0543728982323578	0,0374914454503742	0,0377373624325573	0,0411377506002834
Phoneme	3480,80747509003	2828,05643820763	2988,78014302254	2930,41219162941	0,312763713080169	0,15295358649789	0,199367088607595	0,00896624472573837	593	290	378	17	3,03531466246172	1,43359940774873	1,83771317859898	0,42240933961331
PickupGestureWiimoteZ	66,6894726753235	52,0630919933319	54,7641973495483	57,3809003829956	0,44	0,26	0,34	0,26	22	13	17	13	1,6821370570438	1,07009470853246	1,31450831538975	1,06275264768885
PigAirwayPressure	907,003129720688	626,759041786194	648,105907201767	632,464380741119	0,908653846153846	0,798076923076923	0,793269230769231	0,6875	189	166	165	143	2,1139792197454	0,884436201905246	0,873565503607129	0,906133354956114
PigArtPressure	9281,58382511139	605,011109113693	626,701559782028	620,595318794251	0,225961538461538	0,0625	0,0769230769230769	0,0192307692307693	47	13	16	4	4,26923754172171	2,59736291293805	2,85587779847977	1,73929532987573
PigCVP	9279,45726561546	606,965629816055	627,32789349556	621,997574329376	0,274038461538462	0,0480769230769231	0,0625	0,00480769230769229	57	10	13	1	3,86297486403481	1,89354509483802	1,99784988571763	1,63939645609488
Plane	361,231479883194	105,337946176529	110,054914236069	117,685925483704	0,0190476190476191	0	0,0571428571428572	0,0571428571428572	2	0	6	6	1,15356153790947	1,06540596718159	2,32783522629689	2,27950379566851
PowerCons	590,131134033203	91,5797271728516	95,6852531433106	97,7696807384491	0,183333333333333	0,155555555555556	0,961111111111111	0,783333333333333	33	28	173	141	1,0401996977381	0,955818334001848	1,51618702943711	1,71134001145431
ProximalPhalanxOutlineAgeGroup	390,728746891022	129,982848882675	150,128537416458	145,040086269379	0,917073170731707	0,931707317073171	0,926829268292683	0,926829268292683	188	191	190	190	0,126537551829781	0,0980799577518903	0,0983417465439486	0,10568310332861
ProximalPhalanxOutlineCorrect	536,177778482437	114,700112104416	135,549452543259	129,864212751389	0,673539518900344	0,769759450171821	0,769759450171821	0,776632302405498	196	224	224	226	0,0364419828313628	0,0254182687304984	0,0253646377647439	0,0280524163396027
ProximalPhalanxTW	391,542843818665	112,648392438889	123,983910322189	129,828912258148	0,819512195121951	0,946341463414634	0,965853658536585	0,946341463414634	168	194	198	194	0,307778941922914	0,292223473261011	0,298088917660084	0,302561559197844
RefrigerationDevices	6108,56518745422	451,450768232346	446,709837675095	440,626751422882	528	0,357333333333333	0,52	152	198	134	195	57	1,92356904673829	1,2709477628289	1,56949464075528	1,11241535061323
Rock	3221,66583991051	237,952889204025	228,852789878845	236,122090339661	0,98	0,86	0,82	0,48	49	43	41	24	1,38535286997545	0,588138438647857	0,572823721896147	0,603703709501832
ScreenType	6082,06098270416	466,668653726578	425,390887975693	439,798132658005	0,933333333333333	0,906666666666667	0,949333333333333	0,813333333333333	350	340	356	305	0,984063465830487	0,594930305751658	0,579391551329694	0,60288712685881
SemgHandGenderCh2	20106,3766162395	1405,44079422951	1353,09763336182	1371,00403499603	0,993333333333333	0,97	0,988333333333333	0,0033333333333333	596	582	593	2	1,28226819031185	0,763573609174014	0,756704590209925	1,01466487446001
SemgHandMovementCh2	1627,36919760704	1067,8652741909	1027,38289904594	1020,27108573914	0,955555555555556	0,257777777777778	0,293333333333333	0,00888888888888883	430	116	132	4	2,19462851785585	1,02255815336963	1,05537432588861	0,493060881281326
SemgHandSubjectCh2	1639,55577206612	1055,69436860085	1101,41600561142	1010,57038259506	0,744444444444444	0,111111111111111	0,175555555555556	0	335	50	79	0	3,27516167856461	1,52304062796102	1,67101977808731	1,31967236397299
ShakeGestureWiimoteZ	66,0828833580017	57,7719583511353	56,4708828926086	57,7001481056213	0,12	0,02	0,04	0,02	6	1	2	1	1,85760157298437	1,30369410356649	2,13161338033566	1,32892789077725
ShapeletSim	281,822555541992	178,913248062134	183,822199344635	161,848052740097	0,888888888888889	0,00555555555555554	0,0111111111111111	0	160	1	2	0	1,58767817820089	0,937514420620682	0,973387958088006	0,627235031640263
ShapesAll	939,784508228302	518,184254646301	516,648133277893	483,248836755753	0,363333333333333	0,281666666666667	0,361666666666667	0,263333333333333	218	169	217	158	1,79070021531076	1,4724035393034	1,88459790651443	1,72799102970979
SmallKitchenAppliances	543,218329668045	444,257143735886	463,173922300339	422,26851773262	0,722666666666667	0,789333333333333	792	0,765333333333333	271	296	297	287	0,39368517455962	0,244806981315572	0,253505857880687	0,279306419481647
SmoothSubspace	119,796482563019	106,21834564209	107,292400836945	109,406891345978	0,04	0,04	0,886666666666667	0,86	6	6	133	129	0,339359531366836	0,326077389737442	1,12109529354789	1,0601988580839
SonyAIBORobotSurface1	319,993726968765	295,1269094944	294,605816841125	311,611051082611	0,266222961730449	0,239600665557404	0,965058236272879	0,895174708818636	160	144	580	538	0,723223605603158	0,649498830307699	1,04235094011758	1,11336741763818
SonyAIBORobotSurface2	456,797441482544	405,164133787155	401,139019727707	453,87419295311	0,154249737670514	0,118572927597062	0,994753410283316	0,508919202518363	147	113	948	485	0,754437192597872	0,678943923885529	1,35269279548441	1,43111882253828
StarLightCurves	14590,837741375	12845,9836494923	12185,7935175896	14837,261036396	0,191719281204468	0,161850412821758	0,169985429820301	0,157115104419621	1579	1333	1400	1294	0,406140744225867	0,350430274155578	0,438499392487541	0,365402623753122
Strawberry	275,263502836227	216,750507354736	206,098024129868	220,318739891052	0,456756756756757	0,610810810810811	0,610810810810811	0,637837837837838	169	226	226	236	0,04374465758556	0,0309669717902056	0,0309945053337773	0,0343267781715464
SwedishLeaf	347,197677135468	292,863086223602	282,059425830841	316,285939216614	0,2352	0,1728	0,4208	0,3024	147	108	263	189	0,873089366110561	0,752116244876339	1,19159124568229	1,07433577123071
Symbols	847,381683826447	712,273353338242	677,084244966507	708,604474067688	0,201005025125628	0,0763819095477387	0,146733668341709	0,0432160804020101	200	76	146	43	1,79764486378059	1,35059750813381	1,72012768327517	1,64187138329479
SyntheticControl	145,126955509186	130,619120836258	123,864794254303	139,038876771927	0,01	0,00666666666666671	0,16	0,133333333333333	3	2	48	40	0,674938681620007	0,529764505993869	1,81309199075086	1,50993327753225
ToeSegmentation1	208,946414470673	173,515724182129	164,370450019836	175,663953781128	0,241228070175439	0,162280701754386	0,723684210526316	0,425438596491228	55	37	165	97	1,46121013545525	1,26359666086102	1,75595484644406	1,8859945256922
ToeSegmentation2	151,255996465683	126,199154853821	119,754659175873	127,29496884346	0,246153846153846	0,107692307692308	0,492307692307692	0,2	32	14	64	26	1,58674358247218	1,28717219367118	2,05314205552426	2,06662942690568
Trace	84,0914149284363	67,9376242160797	63,9996957778931	66,6693365573883	0,18	0,19	0,52	0,29	18	19	52	29	1,43737717127558	1,17073994496945	2,12461472639306	2,0523641479529
TwoLeadECG	537,219780921936	497,33499121666	458,679702758789	514,011130094528	0,863037752414399	0,857769973661106	0,985074626865672	0,985074626865672	983	977	1122	1122	0,616031898765416	0,496564746136362	0,463395093292128	0,498785441289329
TwoPatterns	1789,38928484917	1552,11999821663	1415,27201008797	1622,02080821991	0	0	0,00975000000000004	0,00700000000000001	0	0	39	28	0,0174878864503676	0,0123065112311458	0,0326995304036927	0,0309873998748075
UMD	125,137464046478	109,415093898773	102,065370321274	108,98175907135	0,104166666666667	0,0694444444444444	0,694444444444444	0,520833333333333	15	10	100	75	1,171466540748	1,02509959484867	1,55875744884973	1,56406776318376
UWaveGestureLibraryAll	6134,34577512741	5487,01812410355	5175,39218473435	5553,579423666	0,509491903964266	0,320491345616974	0,577051926298157	0,215801228364042	1825	1148	2067	773	2,40442456196151	1,76359532068128	1,8600669766307	1,71890182007245
UWaveGestureLibraryX	2630,11350035667	2136,57634663582	1991,14442563057	2260,41037750244	0,163874930206589	0,138749302065885	0,410943606923506	0,270798436627582	587	497	1472	970	1,32268452084513	1,10072303662853	1,85886449322431	1,60065210006393
UWaveGestureLibraryY	2615,91795301437	2109,89908385277	1967,16000056267	2250,81779551506	0,447236180904523	0,382747068676717	0,667783361250698	0,498045784477945	1602	1371	2392	1784	1,43566853048145	1,20085215108607	1,61809157519704	1,52143721378922
UWaveGestureLibraryZ	2610,33816432953	2111,53595042229	1912,44640731812	2152,96778774261	0,3107202680067	0,272194304857621	0,540759352317141	0,417364600781686	1113	975	1937	1495	1,37297678310257	1,17616332173301	1,88490638701822	1,6467186695424
Wafer	2983,89160490036	2466,64216637611	2257,70152664185	2568,53430914879	0,0295262816353018	0,0317975340687865	0,0350421804023362	0,0337443218689163	182	196	216	208	0,0258300447609246	0,0230955284113493	0,022020749504378	0,0234816768286178
Wine	63,1184613704681	54,8301150798798	49,4335155487061	56,4682230949402	0,388888888888889	0,87037037037037	0,87037037037037	0,87037037037037	21	47	47	47	0,0136314037887887	0,00701879823538019	0,00626276486878944	0,00633913040862795
WordSynonyms	477,89760518074	385,955779790878	356,02926325798	400,643586397171	0,170846394984326	0,117554858934169	0,217868338557994	0,178683385579937	109	75	139	114	1,57665115226267	1,25322771685599	1,96040444145389	1,72816556403884
Worms	145,540552377701	130,06942820549	118,777658939362	124,814129114151	0,961038961038961	0,727272727272727	0,805194805194805	0,480519480519481	74	56	62	37	1,72177986358357	0,993043238825872	1,01583405415147	0,99389819356099
WormsTwoClass	133,876647472382	118,182027578354	108,015325069427	114,612305402756	1	0,987012987012987	1	0,922077922077922	77	76	77	71	0,602866143152339	0,389681040576552	0,387858547001427	0,514261843242071
Yoga	2512,18406438828	2200,55707001686	2008,08171796799	2168,71482992172	956	0,961666666666667	0,960666666666667	0,958666666666667	2868	2885	2882	2876	0,327349919967795	0,232301644872287	0,231904046065939	0,24287664951987

Adversarial training

The adversarial training was done for SGM over 13 datasets.

• This file presents the ASR of InceptionTime for each dataset, with and without adversarial training.

Dataset	ASR without adv training	ASR with adv training
AllGestureWiimoteY	0.06285714285714283	0
ArrowHead	0.88	0
Beef	0.5666666666666667	0.16666666666666663
BeetleFly	0	0
BME	0.44666666666666666	0.14666666666666666
ChlorineConcentration	0.978125	0
Coffee	1	0.1071428571428571
CricketX	0.08461538461538465	0
Ham	0.9809523809523809	0
Wine	0.8703703703703703	0
Worms	0.48051948051948057	0
WormsTwoClass	0.922077922077922	0
Yoga	0.9586666666666667	0

• This file presents the accuracy of InceptionTime for each dataset, with and without adversarial training.

Dataset	InceptionTime accuracy	InceptionTime accuracy after adv training
AllGestureWiimoteY	0.8328571428571429	0.5771428571428572
ArrowHead	0.8228571428571428	0.8285714285714286
Beef	0.6666666666666666	0.7
BeetleFly	0.75	0.75
BME	0.9933333333333333	0.9866666666666667
ChlorineConcentration	0.8596354166666667	0.5359375
Coffee	1.0	1
CricketX	0.8282051282051283	0.6102564102564103
Ham	0.7238095238095238	0.6952380952380952
Wine	0.7592592592592593	0.5555555555555556
Worms	0.7532467532467533	0.6103896103896104
WormsTwoClass	0.7922077922077922	0.7532467532467533
Yoga	0.9053333333333333	0.464

Reference

@inproceedings{pialla2022smooth,
  title={Smooth Perturbations for Time Series Adversarial Attacks},
  author={Pialla, Gautier and Fawaz, Hassan Ismail and Devanne, Maxime and Weber, Jonathan and Idoumghar, Lhassane and Muller, Pierre-Alain and Bergmeir, Christoph and Schmidt, Daniel and Webb, Geoffrey and Forestier, Germain},
  booktitle={Pacific-Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining},
  pages={485--496},
  year={2022},
  organization={Springer}
}

Acknowledgments

This work was funded by ArtIC project ”Artificial Intelligence for Care” (grant ANR-20-THIA-0006-01) and co-funded by R ́egion Grand Est, Inria Nancy - Grand Est, IHU of Strasbourg, University of Strasbourg and University of Haute- Alsace.

The authors would like to thank the providers of the UCR archive as well as the M ́esocentre of Strasbourg for providing access to the GPU cluster.