近日，以色列特拉維夫大學(xué)研究人員證明了一種創(chuàng)建“萬(wàn)能人臉（master face）”的方法。

研究人員通過(guò)圖像生成系統(tǒng)StyleGAN先生成假的人臉圖像，然后通過(guò)算法和分類器對(duì)比篩選出與真實(shí)人臉相似度最高的圖像，最終獲得9張“萬(wàn)能人臉”圖像。

這種計(jì)算機(jī)生成的“萬(wàn)能人臉”作用就像萬(wàn)能鑰匙一樣，可以模仿多個(gè)身份，通過(guò)基于人臉識(shí)別的身份驗(yàn)證。

該研究論文題目為《利用網(wǎng)絡(luò)輔助的潛在空間演化生成字典攻擊的萬(wàn)能人臉（Generating Master Faces for Dictionary Attacks with a Network-Assisted Latent Space Evolution）》，已提交至論文預(yù)印本發(fā)布平臺(tái)arXiv上。

論文鏈接：

https://arxiv.org/pdf/2108.01077.pdf

一、萬(wàn)能指紋技術(shù)帶來(lái)靈感

由于其方便性，生物識(shí)別認(rèn)證，特別是人臉識(shí)別認(rèn)證，已日益成為主流，因此現(xiàn)在成為攻擊者的主要目標(biāo)。

攻擊一般的計(jì)算機(jī)認(rèn)證系統(tǒng)時(shí)，有破解者會(huì)采取字典式攻擊，通過(guò)連續(xù)嘗試多個(gè)輸入來(lái)嘗試通過(guò)認(rèn)證系統(tǒng)。

而在現(xiàn)實(shí)世界的生物識(shí)別系統(tǒng)中，人們通常只能嘗試幾次輸入，然后系統(tǒng)就會(huì)鎖定。并且使用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行的匹配并不精確，加之生物學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間分布不均勻，這表明可能少量樣本可以覆蓋更大的人口比例。

特拉維夫大學(xué)研究人員從“萬(wàn)能指紋”研究中獲得了靈感，他們開發(fā)了一種“萬(wàn)能人臉”，來(lái)繞過(guò)人臉識(shí)別軟件。

二、通過(guò)算法分類對(duì)比，選出9張“萬(wàn)能人臉”

研究人員首先使用人工智能領(lǐng)域廣泛使用的生成模型StyleGAN，來(lái)進(jìn)行“萬(wàn)能人臉”的制作。

▲“萬(wàn)能人臉”訓(xùn)練過(guò)程

然后研究人員然后使用算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)優(yōu)化。有限內(nèi)存矩陣自適應(yīng)進(jìn)化策略（LM-MA-ES）算法是非常適合高維黑匣子優(yōu)化的，但是還需要增加一個(gè)組件，來(lái)推斷哪些人臉是交叉身份認(rèn)證的最佳候選選項(xiàng)。

所以，研究人員創(chuàng)建了一個(gè)“成功預(yù)測(cè)器（Success Predictor）”神經(jīng)分類器，將大量候選人臉圖像篩選出合適、可完成繞過(guò)人臉識(shí)別軟件任務(wù)的人臉圖像。

▲“成功預(yù)測(cè)器”神經(jīng)分類器原理

研究人員使用算法和分類器將每一個(gè)系統(tǒng)輸出的虛假人臉都與Labeled Faces in the Wild（LFW）數(shù)據(jù)庫(kù)中5749個(gè)不同人的真實(shí)照片進(jìn)行比較，并給出平均集覆蓋率（Mean Set Coverage，MSC）分?jǐn)?shù)，只保留分?jǐn)?shù)高的虛假人臉圖像。

其中對(duì)圖像比較得到的分?jǐn)?shù)會(huì)用于訓(xùn)練進(jìn)化算法，幫助研究人員使用StyleGAN，創(chuàng)建出越來(lái)越多看起來(lái)像數(shù)據(jù)集中真實(shí)存在的人臉圖像。最終得到9張“萬(wàn)能人臉”圖像。

▲九張“萬(wàn)能人臉”

三、能覆蓋超40%數(shù)據(jù)集

研究人員使用“萬(wàn)能人臉”對(duì)三種不同的深度人臉識(shí)別系統(tǒng)：dlib、FaceNet、SphereFace進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)檫@幾種人臉識(shí)別系統(tǒng)在LFW數(shù)據(jù)集中測(cè)試競(jìng)賽的排名最高。

▲9張生成的圖像所覆蓋的數(shù)據(jù)集的百分比

研究人員實(shí)驗(yàn)得到，9張“萬(wàn)能人臉”覆蓋了這三種人臉識(shí)別系統(tǒng)中42%-64%的數(shù)據(jù)集，也就是說(shuō)9張“萬(wàn)能人臉”可以通過(guò)這些人臉識(shí)別系統(tǒng)中42%-64%的身份驗(yàn)證。

結(jié)語(yǔ)：人臉識(shí)別系統(tǒng)準(zhǔn)確性備受關(guān)注

隨著人臉識(shí)別技術(shù)的普遍應(yīng)用，除了涉及到隱私保護(hù)問題外，人臉識(shí)別的準(zhǔn)確性同樣是人們熱議的話題。美國(guó)就有幾起因?yàn)槿四樧R(shí)別錯(cuò)誤而錯(cuò)誤發(fā)生逮捕的事件，引起了很大輿論反響。

特拉維夫大學(xué)研究人員其實(shí)給出了很好的思路，從如何破解人臉識(shí)別系統(tǒng)入手反推人臉識(shí)別系統(tǒng)漏洞，這樣可以更好地完善人臉識(shí)別系統(tǒng)。

來(lái)源：VICE、arXiv