DeepMind 新发现:欺骗 AI 视觉的对抗图像,其实也能影响人类
Google DeepMind 在《自然-通讯》发表研究,发现专门用来欺骗计算机视觉的对抗样本图像,即便像素变化微弱到肉眼难以察觉,也会系统性诱导人类的视觉判断。这项发现揭示了人脑与机器视觉潜在的共通弱点,也为视觉模型的安全对齐提供了新思路。

如果有人往一张花瓶的照片里加了一点肉眼完全看不出的噪点,AI 就会斩钉截铁地认为那是一只猫。这种恶作剧在 AI 圈叫对抗攻击,大家以前都觉得这只是机器特有的毛病,人眼根本不会被这种小把戏骗过去。
但 Google DeepMind 在发表于《Nature Communications》的新研究里发现,事情没这么简单。那些本来用来欺骗计算机视觉的微小扰动,其实在悄悄左右人类的大脑判断。
以为自己在盲选,大脑却被带了节奏
数字图像里的每个像素颜色深度在 0 到 255 之间。对抗攻击有时候非常隐蔽,整个画面里没有任何一个像素的变化幅度超过 2 个数值,肉眼看上去两张图一模一样。
DeepMind 的研究人员拿同一个花瓶的照片做了两次微调。经过算法扰动后,AI 会极度自信地把其中一张认成猫,把另一张认成卡车。
接着,研究人员把这两张微调过的花瓶图片并排放在人类受试者面前,问了一个有点刁钻的问题:哪一张看起来更像猫?
受试者普遍觉得这个问题莫名其妙,因为两张图明明都是花瓶,他们只能随便瞎猜一个。但统计结果显示,大家选出被 AI 当成猫的那张图的概率,系统性地高于 50% 的随机概率。
换句话说,虽然人脑非常清楚眼前是个花瓶,并没有像 AI 那样彻底指鹿为马,但那些微弱到无法用语言描述的信号,确实在潜意识里推了大脑一把。
机器和人类的眼睛到底差在哪
过去的研究大多关注那些肉眼一眼就能看出轮廓痕迹的大幅度扰动。而 DeepMind 这次证明了,即便是极其微弱的对抗性噪点,人类的知觉系统也不是完全免疫的。
在受试者的主观意识里,这只是掷硬币式的随机二选一。但认知科学此前早就发现,人类大脑经常会在自己都毫无知觉的情况下,利用极其微弱的感官线索做决定。
这项实验说明,人类视觉和深度神经网络在底层特征提取上,可能存在比大家想象中更多的共性。
这也给模型对齐提供了一把尺子。如果某种计算机视觉架构对对抗样本的敏感方式跟人类更接近,或许它在对抗真实世界的物理干扰时也会更加稳健。
为什么重要
这项研究最大的价值,在于打破了机器视觉脆弱性与人类感知完全无关的假设。
对普通人来说,你现在不需要担心有人在大街上立个牌子就把你催眠了。人类的高级认知依然稳如泰山,你一眼就能认出那是个花瓶或者停牌,不会像自动驾驶汽车那样真把减速标志当成限速牌。
但在交互界面和隐蔽操纵领域,这个发现需要引起警惕。既然微小的视觉扰动能在潜意识层面影响人类的偏好选择,未来如果有人恶意利用这种技术微调广告、推荐缩略图甚至是选票界面,人类在毫无知觉的情况下就可能产生某种决策偏向。
我们认为,DeepMind 这一步走得相当巧妙。他们没有跟着大部队去卷更大的参数或防守补丁,而是把对抗样本从纯粹的计算机安全问题,拉回到了认知科学和神经科学的交叉带。
这也给以后的 AI 安全研究提了个醒:防御对抗攻击不仅是为了防止模型被黑客骗,也是为了弄清楚,我们在训练模型理解世界的同时,是不是也在无意中制造出能够潜移默化影响人类认知的心理学漏洞。
来源 (1)
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