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机器之心编辑部报道

国内首届AI安全大赛圆满收官,上交大、北交大、北理工等夺得三项赛道冠军

从长远看,人工智能的安全问题,还需从算法模型的原理上突破,唯有持续加强基础研究,才能破解核心科学问题。

9月16日,以“共筑AI安全 安享智能未来”为主题的AISC首届人工智能安全大赛圆满落幕。中科院院士、清华大学人工智能研究院名誉院长张钹,北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会党组成员、副主任张宇蕾,北京市经济和信息化委员会党组成员、副主任潘锋,工业和信息化部网络安全管理局数据安全处四级调研员张洪为活动致辞。

活动现场

本次大赛由国家工业信息安全发展研究中心、清华大学人工智能研究院和北京瑞莱智慧科技有限公司等单位联合主办,系首个全国性人工智能安全赛事,旨在推动人工智能攻防技术创新、实战演练、场景挖掘和人才培养。

同期举办的主题论坛,邀请到多位院士专家、行业领袖、政企代表出席,共同探讨如何在未来智能的全新战场,打赢技术攻防之战。与会专家们表示,重视人工智能安全体系建设,既是当务之急,也是长远考虑,需加快促进人工智能安全领域关键技术研究与攻防实践。

AI安全风险已非未来挑战,而是眼前威胁

试想一下,有人将一张“神奇的贴纸”放置在面部,就可以使人脸识别门禁系统误认为是你,从而轻而易举打开大门;同样是这张“神奇的贴纸”,把它放置在眼镜上,就可以1秒解锁你的手机人脸识别,探取你的隐私如入无人之境。这并非科幻大片的想象,而是首届人工智能安全大赛颁奖典礼现场展示的真实攻防场景。

大赛工作人员演示对抗样本攻击人脸识别门禁系统

人工智能和其他通用目的技术一样,在高歌猛进的同时,也带来了新的风险和隐患。主办方北京瑞莱智慧科技有限公司首席执行官田天认为,人工智能技术风险发生的范围正随着应用场景的日趋广泛而逐步扩大,风险发生的可能性也随着其应用频次的增长而持续提高。在他看来,人工智能当前的安全风险主要可以从“人”与“系统”这两个视角来剖析。

从人的视角来评估AI的安全问题,首当其冲就是技术的两面性问题,存在AI滥用甚至“武器化”的问题。具体到人工智能的应用中来看,最为典型的代表就是深度伪造技术,它的负向应用风险持续加剧且已产生实质危害。

而现场的人脸识别破解演示,所揭示的正是系统的风险,它来自于深度学习算法本身的脆弱性。以深度学习算法为核心的第二代人工智能是个“黑盒子”,具有不可解释性,意味着系统存在结构性的漏洞,可能受到不可预知的风险,典型的就比如现场演示的“神奇贴纸”,其实就是“对抗样本攻击”,通过在输入数据中添加扰动,使得系统作出错误判断。

这一漏洞在自动驾驶感知系统同样存在,瑞莱智慧演示了用对抗样本攻击自动驾驶汽车。正常情况下,在识别到路障、指示牌、行人等目标后,自动驾驶车辆就会立即停车,但在目标物体上添加干扰图案后,车辆的感知系统就会出错,径直撞上去。

人工智能的全生命周期,不仅存在算法层面的安全性问题,算力作为人工智能发展的重要基础设施,也面临着诸多风险,推动人工智能算力基础设施安全发展具有重要意义。活动期间,由国家工业信息安全发展研究中心牵头,联合华为技术有限公司和北京瑞莱智慧科技有限公司共同撰写的《人工智能算力基础设施安全发展白皮书》正式发布。

人工智能算力基础设施安全发展白皮书》正式发布

白皮书围绕人工智能算力基础设施安全发展的意义、内涵与体系架构、安全管理现状、发展建议等方面展开深入研究。白皮书指出,人工智能算力基础设施不同于传统的算力基础设施,既是“基础设施”又是“人工智能算力”也是“公共设施”,具有基建属性、技术属性、公共属性三重属性。相应地,推动人工智能算力基础设施安全发展应从强化自身安全、保障运行安全、助力安全合规三个方面发力,通过强化自身的可靠性、可用性与稳定性,保障算法运行时的机密性与完整性,提升用户的安全管控力、认可度与合规性等八个领域筑牢人工智能安全防线,打造可信、可用、好用的人工智能算力底座,营造安全、健康、合规发展的人工智能产业生态。

以赛促研、以赛育人,守护未来智能安全

安全的本质在于对抗升级,构建安全需要一个持续攻防演进的过程。田天表示,大赛聚焦人工智能真实应用场景中的典型漏洞及风险,以赛促建、以赛促研,通过考核参赛队伍的漏洞发现、漏洞挖掘等能力,探索新型安全需求场景,推动AI攻防技术创新,为强化人工智能治理体系与安全评估能力建设提供支撑。

瑞莱智慧首席执行官田天

结合具体赛题来看,自动驾驶安全赛题和人脸识别安全赛题从攻击视角出发,通过让选手攻击目标模型挖掘算法漏洞,旨在发现更加稳定的攻击算法,以更好的实现准确评估模型的安全性。深度伪造安全赛题则通过分析伪造音视频的相似性,来溯源不同伪造内容是否来自同一种或同一类生物特征生成软件,以促进对深度伪造检测技术的发展,具有重要的现实意义。

构建人工智能的安全生态,一方面需要技术的持续演进,一方面也需要专项技术人才的建设与培养。田天表示,由于人工智能安全研究目前仍属于新兴领域,专项人才较少,缺乏系统性的研究队伍,本次大赛通过实战演练的方式,全方位验证和提升选手实战能力,为培育一批高水平、高层次的人工智能安全新型人才团队提供了“快速通道”。

自七月开启报名以来,大赛共吸引来自全国范围内70多所高等高校、科研院所、企业机构的超过400支团队,共计600余名选手的踊跃参与。经过三个月的激烈角逐,最终,上海交通大学联合战队“AreYouFake”与北京交通大学战队“BJTU-ADaM”分别摘得深度伪造安全与自动驾驶安全赛道桂冠,北京理工大学战队“DeepDream”与建信金科战队“Tian Quan&LianYi”共同位列人脸识别赛道第一名。

深度伪造安全竞赛前三名

自动驾驶安全竞赛前三名

人脸识别安全竞赛前三名

本次大赛供了技术交锋和思维碰撞的平台,通过竞赛的方式挖掘攻击与防御技术新思路,同时链接产业侧真实安全需求,为进一步强化人工智能安全攻防研究提供基础,也为推动人工智能安全标准及能力建设提供了重要支撑,助力我国人工智能产业的整体发展。

专家观点:没有高水平安全,就没有高质量发展

统筹发展和安全,是每项新技术发展过程中面临的必然问题,如何实现高水平发展和高水平安全的良性互动,也是当前人工智能产业发展最为重要的命题,现场多位专家就此话题展开分享,探索AI安全建设的新思路与新路径。

人工智能对抗攻防包括对抗样本神经网络后门、模型隐私问题等多方面技术。模型有错误就需要进行及时的修复,中国科学院信息安全国家重点实验室副主任陈恺提出“神经网络手术刀”的方法,通过定位引发错误的神经元,进行精准“微创”修复。陈恺表示,不同于传统的模型修复工作需要重新训练模型,或者依赖于较大量的数据样本,这种方式类似于“微创手术”,只需极少量或无需数据样本,能够大幅提升模型修复效果。

中国科学院信息安全国家重点实验室副主任陈恺

开放环境下的人工智能系统面临诸多安全挑战,如何解决通用人工智能算法全周期的安全保障问题成为重中之重。北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室副主任刘祥龙表示,目前人工智能算法及系统的安全性缺乏科学评测手段,难以有效评测完整的人工智能模型和算法能力。他表示,从技术上来看应形成从安全性测试到安全性分析与安全性加固的完整技术手段,最终形成标准化的测试流程。同时他指出,未来的人工智能安全应该围绕从数据、算法到系统各个层次上的全面评测,同时配合一套整体的从硬件到软件的安全可信计算环境。

北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室副主任刘祥龙

工商银行金融研究院安全攻防实验室主管专家苏建明表示,人工智能安全治理需要广泛协作和开放创新,需加强政府、学术机构、企业等产业各参与方的互动合作,建立积极的生态规则。政策层面加快人工智能的立法进程,加强对人工智能服务水平、技术支撑能力等专项监督考核力度。学术层面,加大对人工智能安全研究的激励投入,通过产学研合作模式加快科研成果的转化与落地。企业层面,逐步推动人工智能技术由场景拓展向安全可信发展转变,通过参与标准制定,推出产品服务,持续探索人工智能安全实践及解决方案。

工商银行金融研究院安全攻防实验室主管专家苏建明

最后,圆桌对话环节,北京交通大学教授、计算机与信息技术学院副院长景丽萍、清华大学人工智能研究院基础理论研究中心主任朱军、北京邮电大学网络空间安全学院副院长邓伟洪、北京科技大学计算机与通信工程学院教授陈健生、华为可信AI安全解决方案专家唐文围绕人工智能安全技术发展、人工智能安全治理等话题展开深入交流。

专家们认为,从长远看,人工智能的安全问题,还需从算法模型的原理上突破,唯有持续加强基础研究,才能破解核心科学问题,同时他们强调,人工智能的未来发展需确保对整个社会、国家发展的有效性和正向促进性,需要政产学研用多方协同共进。

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相关数据
清华大学机构

清华大学(Tsinghua University),简称“清华”,由中华人民共和国教育部直属,中央直管副部级建制,位列“211工程”、“985工程”、“世界一流大学和一流学科”,入选“基础学科拔尖学生培养试验计划”、“高等学校创新能力提升计划”、“高等学校学科创新引智计划”,为九校联盟、中国大学校长联谊会、东亚研究型大学协会、亚洲大学联盟、环太平洋大学联盟、清华—剑桥—MIT低碳大学联盟成员,被誉为“红色工程师的摇篮”。 清华大学的前身清华学堂始建于1911年,因水木清华而得名,是清政府设立的留美预备学校,其建校的资金源于1908年美国退还的部分庚子赔款。1912年更名为清华学校。1928年更名为国立清华大学。1937年抗日战争全面爆发后南迁长沙,与北京大学、南开大学组建国立长沙临时大学,1938年迁至昆明改名为国立西南联合大学。1946年迁回清华园。1949年中华人民共和国成立,清华大学进入了新的发展阶段。1952年全国高等学校院系调整后成为多科性工业大学。1978年以来逐步恢复和发展为综合性的研究型大学。

http://www.tsinghua.edu.cn/
相关技术
华为机构

华为创立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。

https://www.huawei.com/cn/
朱军人物

朱军,清华大学计算机系长聘副教授、卡内基梅隆大学兼职教授。2001 到 2009 年获清华大学计算机学士和博士学位,之后在卡内基梅隆大学做博士后,2011 年回清华任教。主要从事人工智能基础理论、高效算法及相关应用研究,在国际重要期刊与会议发表学术论文百余篇。担任人工智能顶级杂志 IEEE TPAMI 和 AI 的编委、《自动化学报》编委,担任机器学习国际大会 ICML2014 地区联合主席, ICML (2014-2018)、NIPS (2013, 2015, 2018)、UAI (2014-2018)、IJCAI(2015,2017)、AAAI(2016-2018)等国际会议的领域主席。获 CCF 自然科学一等奖、CCF 青年科学家奖、国家优秀青年基金、中创软件人才奖、北京市优秀青年人才奖等,入选国家「万人计划」青年拔尖人才、MIT TR35 中国区先锋者、IEEE Intelligent Systems 杂志评选的「AI's 10 to Watch」(人工智能青年十杰)、及清华大学 221 基础研究人才计划。

深度学习技术

深度学习(deep learning)是机器学习的分支,是一种试图使用包含复杂结构或由多重非线性变换构成的多个处理层对数据进行高层抽象的算法。 深度学习是机器学习中一种基于对数据进行表征学习的算法,至今已有数种深度学习框架,如卷积神经网络和深度置信网络和递归神经网络等已被应用在计算机视觉、语音识别、自然语言处理、音频识别与生物信息学等领域并获取了极好的效果。

感知技术

知觉或感知是外界刺激作用于感官时,脑对外界的整体的看法和理解,为我们对外界的感官信息进行组织和解释。在认知科学中,也可看作一组程序,包括获取信息、理解信息、筛选信息、组织信息。与感觉不同,知觉反映的是由对象的各样属性及关系构成的整体。

人工智能技术

在学术研究领域,人工智能通常指能够感知周围环境并采取行动以实现最优的可能结果的智能体(intelligent agent)

人脸识别技术

广义的人脸识别实际包括构建人脸识别系统的一系列相关技术,包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等;而狭义的人脸识别特指通过人脸进行身份确认或者身份查找的技术或系统。 人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域,它属于生物特征识别技术,是对生物体(一般特指人)本身的生物特征来区分生物体个体。

自动驾驶汽车技术

自动驾驶汽车,又称为无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人,是自动化载具的一种,具有传统汽车的运输能力。作为自动化载具,自动驾驶汽车不需要人为操作即能感测其环境及导航。

神经网络技术

(人工)神经网络是一种起源于 20 世纪 50 年代的监督式机器学习模型,那时候研究者构想了「感知器(perceptron)」的想法。这一领域的研究者通常被称为「联结主义者(Connectionist)」,因为这种模型模拟了人脑的功能。神经网络模型通常是通过反向传播算法应用梯度下降训练的。目前神经网络有两大主要类型,它们都是前馈神经网络:卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN),其中 RNN 又包含长短期记忆(LSTM)、门控循环单元(GRU)等等。深度学习是一种主要应用于神经网络帮助其取得更好结果的技术。尽管神经网络主要用于监督学习,但也有一些为无监督学习设计的变体,比如自动编码器和生成对抗网络(GAN)。

神经元技术

(人工)神经元是一个类比于生物神经元的数学计算模型,是神经网络的基本组成单元。 对于生物神经网络,每个神经元与其他神经元相连,当它“兴奋”时会向相连的神经元发送化学物质,从而改变这些神经元的电位;神经元的“兴奋”由其电位决定,当它的电位超过一个“阈值”(threshold)便会被激活,亦即“兴奋”。 目前最常见的神经元模型是基于1943年 Warren McCulloch 和 Walter Pitts提出的“M-P 神经元模型”。 在这个模型中,神经元通过带权重的连接接处理来自n个其他神经元的输入信号,其总输入值将与神经元的阈值进行比较,最后通过“激活函数”(activation function)产生神经元的输出。

对抗样本技术

对抗样本是一类被设计来混淆机器学习器的样本,它们看上去与真实样本的几乎相同(无法用肉眼分辨),但其中噪声的加入却会导致机器学习模型做出错误的分类判断。

瑞莱智慧机构

RealAI是孵化自清华大学人工智能研究院的产学研技术公司,由清华大学人工智能研究院院长张钹院士、清华大学朱军教授担任首席科学家。RealAI致力于研究和推广安全、可靠、可信的第三代人工智能,不断突破AI发展的边界。 在探索“真正”的人工智能同时,RealAI聚焦传统AI难以解决的新应用领域,依托贝叶斯深度学习等核心技术,赋能工业、金融等垂直行业。目前,RealAI与国内多家大型工业制造企业、金融机构开展合作,提供工业智能诊断分析、金融资产智能提升和人工智能系统安全防护等服务,助力企业智能化升级。

https://www.realai.ai
相关技术
通用人工智能技术

通用人工智能(AGI)是具有一般人类智慧,可以执行人类能够执行的任何智力任务的机器智能。通用人工智能是一些人工智能研究的主要目标,也是科幻小说和未来研究中的共同话题。一些研究人员将通用人工智能称为强AI(strong AI)或者完全AI(full AI),或称机器具有执行通用智能行为(general intelligent action)的能力。与弱AI(weak AI)相比,强AI可以尝试执行全方位的人类认知能力。

北京理工大学机构

北京理工大学1940年诞生于延安,是中国共产党创办的第一所理工科大学,是新中国成立以来国家历批次重点建设的高校,首批进入国家“211工程”和“985工程”,首批进入“世界一流大学”建设高校A类行列。

http://www.bit.edu.cn/
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