24.09.2020

Техника незаметного искажения фотографий для нарушения работы систем распознавания лиц


Исследователи из лаборатории SAND при Чикагском университете разработали инструментарий Fawkes с реализацией метода искажения фотографий, препятствующего их использованию для обучения систем распознавания лиц. В изображение вносятся пиксельные изменения, которые незаметны при просмотре людьми, но приводят к формированию некорректных моделей при использовании для тренировки систем машинного обучения. Код инструментария написан на языке Python и опубликован под лицензией BSD. Сборки подготовлены для Linux, macOS и Windows.

Обработка фотографий предложенной утилитой перед публикацией в социальных сетях и других публичных площадках позволяет защитить пользователя от использования данных фотографий в качестве источника для обучения систем распознавания лиц. Предложенный алгоритм предоставляет защиту от 95% попыток распознавания лиц (для API распознавания Microsoft Azure, Amazon Rekognition и Face++ эффективность защиты составляет 100%). Более того, даже если в будущем оригинальные, необработанные утилитой, фотографии будут использованы в модели, при обучении которой уже применялись искажённые варианты фотографий, уровень сбоев при распознавании сохраняется и составляет не менее 80%.

Метод основывается на феномене «состязательных примеров», суть которого в том, что несущественные изменения входных данных могут привести к кардинальным изменениям логики классификации. В настоящее время феномен «состязательных примеров» является одной из главных нерешённых проблем в системах машинного обучения. В будущем ожидается появление систем машинного обучения нового поколения, лишённых рассматриваемого недостатка, но эти системы потребуют значительных изменений в архитектуре и подходе к построению моделей.

Обработка фотографий сводится к добавлению в изображение комбинации пикселей (кластеров), которые воспринимаются алгоритмами глубинного машинного обучения как характерные для изображаемого объекта шаблоны и приводят к искажению признаков, применяемых для классификации. Подобные изменения не выделяются из общего набора и их чрезвычайно трудно обнаружить и удалить. Даже имея оригинальное и модифицированное изображения, проблематично определить, где оригинал, а где изменённая версия.

Вносимые искажения демонстрируют высокую стойкость против создания контрмер, нацеленных на выявления фотографий, нарушающих корректное построения моделей машинного обучения. В том числе не эффективны методы на основе размытия, добавления шумов или наложения фильтров на изображение для подавления пиксельных комбинаций. Проблема в том, что при наложении фильтров точность классификации падает значительно быстрее, чем определимость пиксельных шаблонов, и на том уровне когда искажения будут подавлены, уровень распознавания уже нельзя считать приемлемым.

Отмечается, что как и большинство других технологий для защиты конфиденциальности, предложенная техника может использоваться не только для борьбы с неавторизированным использованием публичных изображений в системах распознавания, но и как инструмент для скрытия злоумышленников. Исследователи полагают, что проблемы с распознаванием в основном могут коснуться сторонних сервисов, бесконтрольно и без разрешения собирающих информацию для обучения своих моделей (например, сервис Clearview.ai предлагает БД распознавания лиц, построенную на индексации около 3 миллиардов фотографий из социальных сетей). На системы распознавания спецслужб, модели которых строятся на основе достоверных источников, опубликованный инструментарий повлияет в меньшей степени.

Источник: https://www.opennet.ru/opennews/art.shtml?num=53414

Добавить комментарий