极目新闻记者 柯称

视频剪辑 柯称

通讯员 吴江龙

00:29

拥有一件隐身衣,是很多小说、电影里的桥段,也是许多孩子的梦想。科技,总会帮人类圆梦。11月27日,“华为杯”第一届中国研究生网络安全创新大赛落幕,武汉大学获一等奖5项,获奖数居全国高校首位。极目新闻记者注意到,武大获奖项目中有一项名为“InvisDefense隐身衣”。

它真能让人隐身?先别太激动!和隐身战斗机只是让雷达看不到一样,这套“隐身衣”对付的是机器识别,而非肉眼。

“InvisDefense隐身衣”示意图

用算法来对抗算法

武大官方新闻上是这样介绍“InvisDefense隐身衣”的:InvisDefense提供全天候的隐身防御。白天场景,特制的迷彩图案有效地干扰视觉神经网络,使其失明。夜间场景,InvisDefense在衣服内部嵌入温控材料,实现在热红外成像下的隐身,可在机器视觉下隐身用以保护人身安全。

内容不长,但一般人可能看不大懂,“不明觉厉”。

“视觉神经网络指的是人工智能识别,而不是人类的肉眼识别。比如现在很多视频监控设备都有行人检测功能,智能汽车也可以识别行人、道路、障碍。”InvisDefense研发团队指导教师、武汉大学计算机学院教授王正解释。

穿着“隐身”改进图案的衣服(左)未被监控识别

王正说,人们都知道,穿上迷彩服可以帮助自己不容易被人看到,但计算机视觉还是可以很容易地识别,因为它是靠算法“看见”。于是,研究计算机视觉的王正想到,通过新的算法来设计一种迷彩纹路,让目前常用的行人检测的方法失效,“通俗地说就是,摄像头可以拍到你,但判断不出你是人类。”

对于夜间模式,目前计算机视觉常用的是红外热成像来判断。与之对抗的办法是在“隐身衣”内装一些温控装置,有的是提高温度,有的是降低温度,使计算机难以通过热成像图案判断出人。

七百次失败终成功

从2020年海外留学期间产生初步想法后,王正一直在做这方面的理论研究。将理论变为现实的,是他带的研究生团队:武大计算机学院博士生卫慧、国家网络安全学院硕士生李柱波、戴书钰,以及经济与管理学院硕士生菅泽华。

“珞珈山AIMM小队”团队成员

卫慧介绍,他从2021年开始跟着导师做“隐身衣”研究,今年8月开始组队备战这次比赛。负责核心算法和设计的他介绍,想要实现“隐身衣”的理论并不容易,“首先要解决的是一种平衡,比如说,你拿着一个大色块挡在身前,确实可以骗过摄像头,但骗不过人眼,反而会特别显眼。所以,我们要通过算法设计出最不‘显眼’却能让计算机视觉失效的图案。”

算法框架示意图

为了找到这种平衡,团队成员不断通过电脑模拟,3个月内经历了近七百次失败,才取得理想的结果。“有时候电脑模拟成功了,我们把图案打印出来在现实环境中测试,又发现不行,就得继续改进。”卫慧说,为此团队成员相互配合,顶住了巨大的压力。

三维重建示意图

另一个难点是实现昼夜兼容。团队的目标就是找到成本最经济的方案,因此一开始试验的是暖宝宝和降温贴。改变局部温度后,还要计算出怎样的排列方式,能成功干扰计算机视觉识别。通过团队的测试视频可以看到,最终只需要在上衣内装上4处不规则形状的温控装置,就可以让红外成像识别“失明”。

白天测试“隐身衣”(左)未被识别

“白天夜晚两种模式,我们都在校园里进行了测试,效果很好。目前可以做到行人检测精度下降57.0%,未来可以更高。”王正说。极目新闻记者通过团队提供的测试视频看到,穿着“InvisDefense隐身衣”的人,和穿着普通衣服的人在同一场景活动,监控设备只把没穿“隐身衣”的人“框”了出来,标注着“person”(人)。

让人工智能更可靠

目前,“InvisDefense隐身衣”项目已有两项专利申请被受理,相关成果被CCF(中国计算机学会)A类人工智能顶级学术会议AAAI2023录用,所有审稿人一致给出有趣、高性价比、操作性高、结果出色等高度评价。

该项目实际应用前景如何?王正认为,首先,它的价值在于可能为我国国防事业作出贡献。王正说:“当前,无人机作战已经十分普及,还有很多国家在研究机器作战,未来人和机器的对抗会十分常见。因此,‘隐身军服’的研究十分必要。”卫慧补充道,“InvisDefense隐身衣”目前一套的成本仅约500元,是一种高性价比的解决方案。

夜间红外成像测试“隐身衣”(右)未被识别

对于民用方面来说,该项目的价值在于反向促进人工智能模型安全性的提升。“研究网络安全,就是要通过不断地对抗攻防,来发现破绽,进而堵住漏洞。我们的成果证明,现在的人工智能技术、计算机识别技术,还可以进一步提升。”王正说。

“我是学‘可信AI’的,这次项目的研究和很多人工智能领域的道理是相通的,比如智能驾驶怎样更可靠地识别道路情况,也可以通过类似的攻防测试来提升可靠性。”卫慧说,此次参赛很好地锻炼了科学创新能力和工程实践能力,将来他会继续完善“InvisDefense隐身衣”项目,希望在人工智能安全这一领域多做一些更有价值的研究。

决赛启动仪式(北京邮电大学图)

据了解,中国研究生网络安全创新大赛以国家战略需求为驱动,突出解决“真环境”中的“真问题”,强调在实战中培养真人才,为国家培养、选拔和储备一批急需的高层次网络安全人才。初赛吸引了147所高校的755支队伍报名,共有125支队伍进入决赛,最终评选出18支一等奖团队,48支二等奖团队,59支三等奖团队,30个优秀组织奖,18名优秀指导教师。武汉大学共有23支队伍参赛,8支队伍入围决赛,最终获一等奖5项、二等奖3项,一等奖获奖总数居全国高校首位。

(图片由受访者提供)

(来源:极目新闻)

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