Defense against Universal Adversarial Perturbations

Recent advances in Deep Learning show the existence of image-agnostic quasi-imperceptible perturbations that when applied to `any' image can fool a state-of-the-art network classifier to change its prediction about the image label. These `Universal Adversarial Perturbations' pose a serious threat to the success of Deep Learning in practice. We present the first dedicated framework to effectively defend the networks against such perturbations. Our approach learns a Perturbation Rectifying Network (PRN) as `pre-input' layers to a targeted model, such that the targeted model needs no modification. The PRN is learned from real and synthetic image-agnostic perturbations, where an efficient method to compute the latter is also proposed. A perturbation detector is separately trained on the Discrete Cosine Transform of the input-output difference of the PRN. A query image is first passed through the PRN and verified by the detector. If a perturbation is detected, the output of the PRN is used for label prediction instead of the actual image. A rigorous evaluation shows that our framework can defend the network classifiers against unseen adversarial perturbations in the real-world scenarios with up to 97.5% success rate. The PRN also generalizes well in the sense that training for one targeted network defends another network with a comparable success rate.Comment: Accepted in IEEE CVPR 201

Exploring patterns of phytodiversity, ethnobotany, plant geography and vegetation in the mountains of Miandam, Swat, Northern Pakistan

Das Miandam-Untersuchungsgebiet (35° 1′- 5′ N, 72° 30′-37′ E) liegt in der Swat-Region der Provinz Khyber Pakhtunkhwa (ehemals North West Frontier Province) im nördlichen Pakistan. Die vorliegende Arbeit berücksichtigt sowohl ethnobotanische und pflanzensoziologische Aspekte als auch die Pflanzenartendiversität innerhalb des Gebietes. Aufgrund der hohen Habitatvielfalt weist das Miandam-Gebiet einen großen Reichtum von Medizinalpflanzen auf. Die im Rahmen der Arbeit durchgeführte ethnobotanische Studie dokumentiert das Vorkommen der Medizinalpflanzen sowie deren Nutzung in der Region. Weiterhin wurden die durch Sammlerpräferierten Lebensräume bestimmt und evaluiert inwiefern die Heilpflanzen durch Sammlung und Habitatzerstörung bedroht werden. Insgesamt wurden 106 traditionelle Heilpflanzen aus 54 Pflanzenfamilien verzeichnet. Zu den am häufigsten gefundenen Wuchsformen zählten mehrjährige (43%) und kurzlebige Kräuter (23%), Sträucher (16%) und Bäume (15%). Ein Großteil der untersuchten Heilpflanzen und ihrer Produkte wird zur Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen eingesetzt. Die Produkte werden vorrangig als Sud oder Pulver zubereitet und oral angewendet. Achtzig der 106 traditionellen Heilpflanzen gehören der Gruppe der einheimischen Arten an. Fast 50% der Pflanzenarten treten dabei in synanthroper Vegetation auf, während der Rest in naturnaher Umgebung (z.B. extensiv beweidete Wald- und Graslandbereiche) vorgefunden werden kann. Wälder sind der Ursprung der meisten nicht synanthropen einheimischen Medizinalpflanzen. Drei Arten (Aconitum violaceum, Colchicum luteum, Jasminum humile) können als Folge intensiven Sammelns als bedroht eingestuft werden. Um die pflanzensoziologischen und phytogeografischen Aspekte des Projektes abzudecken wurde die Vegetation des Miandam-Gebietes mit einem Fokus auf Wäldern, Gebüschen und anderen Formationen untersucht. Die Ergebnisse der Vegetationserhebungen wurden mit denen anderer Studien in der weiteren Umgebung des Hindukush-Himalayas verglichen. Weiterhin wurde untersucht inwiefern die Waldökosysteme durch anthropogene Aktivitäten im Untersuchungsgebiet bedroht sind. Die im Gebiet verzeichneten Gefäßpflanzenarten umfassen insgesamt 33 Bäume, 52 Sträucher, 305 Kräuter und 11 Lianen. Basierend auf einer multivariaten Analyse konnten 12 Pflanzengesellschaften identifiziert werden. Die Spanne dieser Gesellschaften reichte von subtropischen semiariden Wäldern mit Ailanthus altissima im Tiefland zu alpinen Rasen von Sibbaldia cuneata durchsetzt mit Juniperus. Die dominierende Vegetation des Untersuchungsgebietes besteht aus von Abies pindrow und Viburnum grandiflorum Wäldern. Eine georeferenzierte Karte der Vegetation erleichtert die Lokalisierung der ökologisch interessanten Vegetation. Artenreichtum und –diversität wurden entlang eines Höhengradienten untersucht. Dazu wurde die Alpha- sowie Beta-Diversität verschiedener Wuchsformtypen bestimmt. Der Artenreichtum aller Gefäßpflanzenarten erreichte sein Maximum zwischen 2200-2500 m. Dagegen zeigte der Artenreichtum der Sträucher einen glockenkurvenartigen Verlauf mit einem Maximum zwischen 2000 und 2200 m. Die höchste Alpha-Diversität der Gefäßpflanzenarten wurde in den tieferen Lagen des Untersuchungsgebietes verzeichnet. Die Beta-Diversität aller Wuchsformtypen zeigte entlang des gesamten Höhengradienten hohe Werte und somit einen starken Artenwechsel. Die Beta-Diversität der Straucharten fluktuiert entlang des Höhengradienten und zeigt damit ein einzigartiges Muster

Development of Ficus religiosa extract-loaded emulsion system for topical application: Characterization and stability evaluation

Purpose: To develop, optimize and characterize a topical (W/O) emulsion containing 4 % Ficus religiosa extract for cosmeceutical purposes. Methods: The ethanol extract of Ficus religiosa was obtained by Soxhlet method. Various formulations were developed using paraffin oil, emulsifier (Abil®-EM 90) and purified water at different proportions, and their physical stability was assessed under different stress conditions, to enable selection of the most stable formulation. The optimized formulation based on stability studies was chosen for evaluation of different physical properties, i.e., color, liquefaction, phase separation, centrifugation, pH, droplet size and rheology, under accelerated conditions for 12 weeks. Results: The optimized formulation (F4) contained ethanol extract (4.0 %), Abil®-EM 90 (3.5 %), paraffin oil (14.0 %) and purified water (78.5 %), and remained stable on centrifugation under all stress conditions. The pH of the formulation remained within the specified range for human skin pH i.e. 4.5 – 6.0, and droplet size of dispersed phase also persisted within the size range of macroemulsion (1 – 100 μm) throughout the study period. Rheological properties of the formulation showed shear thinning response, and flow index value less than 1 resulted in pseudoplastic flow of emulsion. Conclusion: These results suggest that the optimized emulsion system was stable and can serve as a good medium for topical delivery of various natural substances

Determination of sun protection factor and physical remanence of dermocosmetic emulgels formulated with Manilkara zapota (L.) fruit extract

Purpose: To develop a stable emulgel formulation from Manilkara zapota fruit extract (MZFE) and evaluate its sun-protective factor (SPF) and its physical retention on facial skin. Methods: Active test formulations containing MZFE and placebo (containing no active ingredients) were prepared by dispersing the primary emulsion into a gel phase. Both test and placebo emulgel formulations were subjected to physicochemical evaluation, stability studies, and assessment of possible photo-protective properties. The sun-protective factor (SPF) was determined in vitro by spectrophotometric analysis. Non-invasive in vivo skin bioengineering technique was used to assess the UV-quenching effects of the test and placebo emulgel formulations. Results: A stable and cosmetically acceptable emulgel formulation loaded with MZFE was obtained. The formulation and control exhibited optimum physicochemical stability in stress stability tests. The formulation exhibited promising photo-protective effects both in vitro (SPF = 14.215 ± 0.140) and in vivo (lasted for approximately 120 min). Conclusion: The developed MZFE-loaded test emulgel formulation possesses suitable photoprotection capability in vitro, and displays quenching effects against specific wavelengths of UV light, indicating a UV-filtering propert