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终于,他们让AI变成了人工智障

CV智识  · 公众号  ·  · 2019-10-31 13:03

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极客的影响力边界正在拓宽
作者 张    雪
编辑: 张丽娟


在比赛时间结束前的几秒钟里,当评委和主持人几乎要宣布失败的节骨眼上,现场观众突然发现屏幕上出现了“被动了手脚”的黄健翔的图片和清晰的伊万卡的照片,在最后关头,TSAIL战队完成了让AI犯错的任务。


同样充满戏剧性的是,在指纹识别的挑战中,参赛选手在时间倒计时20秒内才完成了指纹制作,然而就在拿指纹去验证的过程中,做好的指纹意外落地,引得全场惊呼。好在,指纹找到,并成功打开了四部智能设备。


这是CV智识在GeekPwn2019现场见证的一幕幕真实画面。

一场最具戏剧性的指纹挑战赛

在现实生活中,大家可能在不经意中会留下很多指纹,这些指纹看上去非常“淡”、非常的无足轻重,但是这些信息足够让不法分子做你的指纹膜。


“因为时间不够了,读秒到20秒的时候就强行停止了,指纹还没有雕完,只用了2/3的指纹,另外1/3还没有打完。”刚刚参加完GeekPwn2019指纹解锁挑战赛的腾讯玄武实验室指纹识别项目选手陈昱谈到。


在挑战过程中,陈昱经历了两个戏剧性的时刻,一是在时间截止前的最后一秒完成了满意的指纹制作,二是在从操作台拿到设备上验证的过程中,指纹意外掉落到了地上。


但就是这2/3并且因为意外掉到过地上的指纹,帮助陈昱在指纹识别比赛中成功破解了五个设备,完成了挑战,从中足以看出,依靠技术手段获取普通用户的指纹已经不是科技界的难事。


与其他比赛项目不同,指纹识别的挑战赛只有陈昱一个人参加。


比赛刚开始时,多数的现场观众或是在闲聊,或是处在中午疲惫期而兴趣寥寥。


为什么没有对手?面对媒体的发问,陈昱解释道:“极棒比赛有两种pwn和表演赛,我这个属于表演赛。”


比赛开始时,评委介绍称,在本次指纹解锁挑战中,核心点在于在20分钟内做一个指纹出来,并把所有的设备全部打开。


选手需要指纹解锁的设备主要有六个,分别是四部手机和两个指纹打卡机,这六个设备用的是不同的技术。


活动现场,随机找到的志愿者把指纹印在玻璃杯上,随后陈昱先要在玻璃杯上取得目标指纹,然后根据指纹样本,用3D打印机将指膜打印出来,进而实现指纹解锁。
与想象中采取指纹方式不同,陈昱是先把玻璃杯放到暗箱里去拍照——找指纹,然而在挑战过程中,这个简单的采集指纹动作就用了将近1分钟。


紧接着,他把手机里的照片进行了放大,将图片中的噪点进行了二次处理,以便3D打印时,指膜能够更加的准确清晰。


三分钟时,陈昱完成了第一个指膜的“3D打印”,但几分钟后,他似乎对拍摄的照片不满意。然后又开始了新一轮的重复动作。


随着比赛的一步步进行,越来越多的观众已经从闲聊和瞌睡中缓过神来,开始聚精会神地关注着比赛。


在剩8分30秒时,陈昱把雕刻的痕迹做了一些清理,并把雕刻出来的指纹剪了出来。其实这个雕刻过程还是需要挺长时间的,大概5分钟才能完成一次。


正是由于在指纹雕刻过程中花费了太多的时间,所以留给指纹再加工的时间非常有限。


接下来,可怕的一幕也发生了,由于陈昱在比赛前半段一直没有获得满意的指纹雕刻图像,所以在比赛结束20秒前他还没有一枚能拿去破解的指纹。


直到时间所剩无几,他精心修过的指纹才最终成型。


“可以看到现在陈昱的手都抖的不行,出了满头大汗。”主持人黄健翔在现场调侃道。


在解锁之前,还有一个把全场观众注意力推向高潮的一个细节,那就是指纹掉地上了。


这一幕发生时,黄健翔反复强调,“我保证这绝对不是安排好的。”


紧接着,在全场观众的瞩目下,陈昱开始了指纹印证开锁的环节,经过反复的测试,最终揭开了两个打卡机和三部手机。
这个比赛里面,为什么时间指标如此重要?


评委解释称,因为指纹采集是在咖啡馆、茶馆等真实场景中,而指纹解锁需要接触到手机,所以对指膜做出来的时间有客观要求,只有这样才能在短时间内完成解锁。


关于这次破解的成本,陈昱坦言,“硬件加在一起1千多,雕刻材料1块钱可以做出十几个,基本忽略不计。软件只是一部手机、我自己开发的一个App,所以是用廉价方式雕刻出一个3D指纹,这在以前是没有的。”


“第一个困难是选择材料,短时间内不可能尝试多种材料去攻克不同原理的指纹。所以选材料花了很久。第二个困难就是拍摄,由于只能用手机拍摄,所以比赛中这部分花了很长时间,如果用专用设备就容易得多。第三是不能被防伪系统认出,即让它认为是真实的手指上的指纹,而不是假的。”陈昱边回忆边叙述着这次挑战中的难点。


在此之前,以二维特征为技术原理的光学指纹和电容指纹,已经能够用不到5毛钱耗材的成本,在5分钟之内被攻破。

但本次涉及到的指纹识别是超声波指纹,这项技术是考察三维特征的。因而破解也需要用更高端的技术。


评委谈到,“这一次很大一个难点在于超声波的渗透。第二是要用一个指纹把所有的设备解锁,难度性也非常大。”


此外,在与陈昱之后的交谈中,CV智识了解到,这次挑战项目是拍手指在光滑平面(比如手机屏幕)上残留的指纹的痕迹,通过这种方式残留的指纹场景更多。所以演示的也是难度最高的——玻璃杯采集。


“屏幕上采集指纹难度比玻璃杯低好几倍,但屏幕上比杯子上采集容易。”陈昱说。


诚然,这次的挑战并没有达到100%的成功,毕竟还有两部手机没有解开。


谈到对结果的感受,陈昱告诉CV智识,“考虑到现场紧张的情绪和环境影响,对这个结果已经满意了。”


其实,虽然陈昱在指纹识别领域已经有了两年多的探索,但是在极棒这个赛场上他还是一个新选手。


指纹难,脸更难,清华战队巧骗AI

与陈昱不同,包揽两项AI挑战赛冠军的团队——TSAIL站队,他们是由三名清华计算机博士生和RealAI联合组成的顶配团队,似乎从出场就带着主角光环。


除了清华博士的头衔,让人对他们的比赛有些许的期待外,他们还有多个国际大赛冠军的背景加持。


在2017年,TSAIL站队就已经拿了Google顶尖机器学习三个对抗样板赛的冠军。去年,他们也获得了极棒拉斯维加斯的冠军。


与过去毫无二致,此次他们参赛的项目依旧都与AI相关,这回问题的核心点在于让AI犯错。


作为极棒大赛的传统项目,这无疑代表着此次大赛的最高难度和水准。


第一个比赛中,组委会为选手提供了三个挑战:定向攻击,非定向攻击,并攻击知名人脸识别服务。


这场比赛的高潮在于,TSAIL战队在第三关“人脸识别攻击”中用图片成功欺骗Clarifai人脸识别系统,让AI将黄健翔识别成了“美国第一千金”伊万卡,虽然置信度很低,但依照比赛规则,判定选手攻破成功。


“我们只能算勉强成功了一部分。因为三个模型中我们只攻破了一个,并且攻破的效果也不是特别好。”赛后,TSAIL站队选手们如此的自评道。

与在现场时的热闹不同,在采访过程中,他们十分冷静和理智。 可能是已经习惯了大赛夺冠的结果,他们也并没有表现出明显的喜悦。


直到谈到比赛的技术原理,他们才开始滔滔不绝起来。


其实,现在国外AI已经能够实现“换脸”了。不过从原理来看,之前的“换脸”与本次挑战赛中的还是不一样的。


对此,他们解释道:“我们整个照片中脸其实没有换,我们只是在原有的照片上做了点微小的改变,人看起来改变不大,但这种微小的改变就能够让机器误以为是伊万卡的照片”。


“从学术角度来看,它实际上是数学的一个优化问题,因为目前神经网络有些漏洞,优化是一种途径。通过一些优化方法让模型认为它就是要攻击的目标对象——伊万卡。单从挑战内容来看,不同性别,国籍,人种和年龄都会有一定的影响。”他们进一步谈到。






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