## 硬科技报告 | 你的朋友圈需要隐身滤镜吗？

你好，这里是《邵恒头条》，我是李翔。今天是8月13号，又到了我们每个月的硬科技报告环节。

彭老师这个月带来的两项前沿科技进展，可以说是和我们生活非常近。一项是有一种图片滤镜，能够帮助我们保护个人隐私。另一项是科学家研究出了世界上最轻的摄像机，可以让昆虫扛在背上，进行拍摄。

接下来，咱们就一起来听听彭天放老师的讲解。

你好，我是彭天放，欢迎来到8月份的《硬科技报告》。

在过去的一个月里，我为你梳理出两项值得关注的硬科技进展：

1. 芝加哥大学开发出防止用户数据滥用的图片“隐身滤镜”

第一项进展，是个能帮助我们在社交网络中保护个人隐私的技术。

今天，在社交网络平台上分享自己的照片，已经成了很多人的一种生活习惯。但是不知道你有没有担心过，那就是这些我们晒出来的生活照，很可能会被一些企业在未经允许的情况下搜集和滥用。特别是这些年随着AI技术的发展，识别和追踪照片里的人像，变得越来越容易了。我们在社交平台上发布的照片，在AI算法看起来，可能就是一个不设防的个人隐私数据库。

那有没有什么办法，既能让我们随心所欲地晒照片，又不用担心被AI算法发现呢？

8月3号，芝加哥大学计算机系的官网上，报道了他们近期的一项研究成果。在这项研究里，科研人员发明了一种图片的“隐身滤镜”。经过这种滤镜处理之后的图片，人的肉眼几乎察觉不到任何变化；但是AI算法在看到这些图片的时候，就会突然变成了脸盲，完全没有办法从图片里正确识别出你的头像了。

科研人员在这篇论文中用自己的照片进行了测试，以100%的成功率欺骗了目前微软、亚马逊和旷世科技的人脸识别算法。我在文稿区附上了一张这篇论文里的图片，左侧是照片原图，右侧是经过隐身滤镜处理之后，AI算法无法正确识别的图片。反正照片的原图和经过处理后的图，我是没法看出来有什么区别，你有兴趣也可以仔细看一下。

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/202008/12/202008122158368127653572.png)

有了这项技术，以后我们再往朋友圈发照片之前，用这款隐身滤镜处理一下，既不影响晒照片的效果，又可以防止我们的个人肖像被算法追踪，是不是还挺实用的？

不过说到这里你可能会好奇了，图像识别可是这些年AI最擅长的工作之一，识别准确度早都已经超过人类了。为什么会在我们人类完全不会看走眼的情况下，这么轻易地就被骗了呢？——诶，这就要从这款隐身滤镜是如何骗过AI的原理来说起了。

今天我们所谓的AI识别技术，本质上其实是一种数据分类器。在AI算法的眼里，任何一张照片都只不过是一串包含位置和色彩信息的数据。算法所要做的，就是通过对图像数据的运算得出一些特征参数，再根据这些特征参数给照片进行合理的分类。比如，发现照片的特征参数跟李建国这个类别的参数非常接近，于是就会判断照片里的人大概率是李建国。换句话说，算法并不关心你是谁，而是关心你更像谁。

那如果照片的特征参数跟现有的类别都不太接近呢？——这很可能就是发现了一个新的用户，AI程序就会敏锐地创建一个新的分类。并且随着这个用户上传照片数量的增多，对他的识别也会越来越准。甚至还会围绕这些照片，分析出用户的居住地址、生活爱好等等。我们的个人隐私数据，也就这么暴露了。

知道了AI算法如何识别人脸的过程，想要骗过它就容易多了。算法不是通过计算特征参数来识别身份嘛，我们能不能误导一下算法，让它算出来的参数更像别人呢？比如，我们如果能对自己照片里每一个像素都做一些肉眼无法察觉的微调，让照片微调之后的特征参数接近贝克汉姆的参数，不就能够让AI算法产生误判了么。

在这项研究里，研究人员正是采用了这个思路，并且把这种微调的过程转化成了一个数学问题。也就是说，在原有图像数据基础上，想办法找到一个足够微弱的干扰向量；让叠加干扰向量之后的图片，接近一些已经存在的图像识别结果。AI算法就会把我们的照片误认为是已经存在的张三或者李四，我们自己的照片也就像是隐身了一样，融化在现有数据的海洋中了。

可能是数据隐身的概念确实很酷，自从7月底研究人员在网站上开放了滤镜程序的下载之后，截止到8月3号短短的十几天里，已经有超过10万人下载了这个隐身滤镜，有兴趣的同学也可以自己尝试一下。

不过，如果你对数据隐私的概念还不是很感兴趣呢，我认为也很有必要关注一下这项研究。因为在我看来，这篇论文至少还给我们提供了另外两点关于人工智能技术的启发：

首先，我们会感到今天的人工智能技术，某种程度上还存在很多的“人工不智能”。

我们常说，今天的人工智能算法是一个黑盒子，虽然我们不知道其内部的工作机制，但是经过足够多的数据训练之后，AI算法经常能够媲美甚至超越人类的判断力，仿佛具有一种神奇的能力。

但是在这篇研究中我们发现，在一个原理并不复杂的隐身处理之后，即便像是微软、亚马逊这种经过海量数据训练的AI算法，也可能会把照片识别成任何我们想要误导的方向。这确实会让我们对当前AI算法的安全产生一些担心。现在的AI算法，高度依赖数据，但是在未来这些数据可能会被人为进行误导甚至是污染。如何避免污染导致AI算法学坏，可能是AI未来的一个新研究方向。

而我认为这篇研究带来的第二点启发，跟刚刚提到的“人工不智能”恰恰相反。

这篇研究让我们很直观地看到，AI算法在识别一张图片的时候，它的关注点跟我们人类识别图片的过程很可能是不一样的。甚至算法关注的维度可能更多、更复杂。具体来说，在我们人眼看来完全无法分辨区别的两张图片，在AI程序的分类标准下可以是截然不同的两组数据。在这个意义上，这款隐身滤镜欺骗的并不是AI算法，反而是人的大脑。

按照这个思路延伸下去，这种隐身滤镜技术，未来可能还可以变成一种信息加密的手段，用来制造出一类我们人的感官无法分辨，只有AI算法能够识别内在区别的图像甚至音频数据。

关于AI到底智不智能的两点看似矛盾的推论，正是我本月向你推荐这项研究的原因。

今天的人工智能算法，依然处在快速发展的阶段；很多类似这篇研究中暴露出的关于AI算法的新特质，正在被快速地挖掘出来。这也是AI领域吸引人的重要原因之一，邀请你持续关注。

2. 华盛顿大学开发出可以背在甲虫身上的超小型无线摄像机

我为你推荐的第二项硬科技进展，是一款目前世界上最小的，可以远程遥控并且具有摄像功能的机器人。

7月15号，美国华盛顿大学的研究团队在《科学》杂志的《机器人》子刊上，发表了一项微型机器人领域的突破性研究。在这篇论文中，研究人员开发出了一种重量只有0.25克的超小型的无线蓝牙摄像机。并且分别使用了一款只有昆虫大小的微型机器人，还有两只活蹦乱跳的真甲虫背着这台超小型摄像机，进行了实地拍摄测试。

我在文稿区放了一张论文里的图片，分别是这项研究里面扛着微型摄像机的甲虫、尺寸只有1.2厘米的微型摄像机器人，还有它们回传的拍摄图像。可以看得出，作为一款微型机器人，照片的拍摄质量还是不错的。

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/202008/12/202008122205551849498074.png)

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/202008/12/202008122206017884414609.png)

不过，如果你经常关注科技进展，这些年各种关于微型机器人的研究，应该时不时也会听说一些。有些研究做出来的机器人，可能比这篇论文中的还要小。而且这篇论文中的研究团队，前几年也模仿昆虫的结构开发过几款尺寸在厘米级别的微型机器人。

于是我们很自然就会好奇，这篇研究里面的微型机器人究竟有什么新的突破呢？——其实，关键就在“摄像”两个字上。以往类似微型机器人的研究关注的，主要还都在关注如何实现一些基本的机械运动，以及基础的无线通信功能上。这些研究的主要目的还是验证一些前卫的设计思路，距离实用功能是比较远的。

而这次的研究里，科研人员是第一次把无线摄像功能集成了进来。并且通过蓝牙连接手机APP就可以在120米的范围内远程遥控摄像机。整个摄像系统包括电池在内的重量，也成功控制在了1g左右。对一般的活体甲壳虫而言，背负起来不会有太大的负担。再加上出色的电源管理技术，整个系统的工作时间可以达到1-6个小时。

透过这些数据相信你一定听得出来，这次华盛顿大学开发的微型机器人，从功能到各项指标已经不只是一项脑洞大开的科研探索了，而是非常努力地朝着实用化的目标在进行整体设计。

值得一提的是在这项研究中，研究人员用来组装机器人的大部分元器件都是成熟的商用器件，在市场上都可以买到。更让我们相信这种甲虫大小的遥控摄像机器人未来走向产品化，也不是没有可能的。

不过说到这里啊，你可能会想了。既然机器人上用的元器件大部分都可以上买到，这个项目产品化的可能性也很高，为什么这会成为一个科研项目呢？这就要提到这项研究最了不起的地方了——那就是科研人员在非常苛刻的重量限制条件下，成功地为摄像功能对机器人进行了整体的设计和优化。下面我来具体解释一下。

华盛顿大学的这支研究团队，长期以来就有跟昆虫合作的历史。这次研究这台微型摄像机器人的初心，就是希望上面的微型无线摄像机，能够成功地背在一只甲虫的身上。这就意味着，整个摄像系统的总重量，最多也就是1g左右，而就这1g的总重量预算，其中的80%还得分配给一枚低功率锂电池。也就是说留给微型摄像机的重量预算最多也就是0.2g左右。

由于图像传感芯片的能耗往往非常高，为了在剩下0.2g的预算中发挥出最好的摄像效果，研究人员采用了一种仿生设计的思路，模仿像苍蝇这样的一些昆虫的视觉系统设计模式。

具体来说，就是只使用一块小型的图像传感芯片，并且在这块芯片的后面设计了一套微型机械臂系统，当需要拍摄某个角度的图像的时候，通过类似苍蝇转头的方式，把这一小块芯片对准你想要观测的区域。通过这种方式避免了维持一块大型图像传感芯片的能量消耗。

同时，研究人员还在系统中设计了一块小型的加速度传感器，整个摄像系统仅在感受到加速度变化（也就是昆虫发生运动）之后，才间歇性地开启摄像头一段时间，从而避免了摄像头持续通电，延长了整个系统的待机时长。

除此之外，研究人员还通过降低摄像头的拍摄帧率，选择占用资源较少的蓝牙模块等等很多种方式对整个摄像机模块进行了整体优化，最终成功地把摄像机模块除电池之外的总重量控制在了248毫克。把摄像机模块搭载到研究人员之前开发的一款微型仿生机器人平台上之后，以2.8克的总重量，成为目前为止世界上最小的，可以远程遥控并且具有摄像功能的机器人。

未来，如果这种只有甲虫大小的摄像机器人果真能够形成成熟的产品，最大的优势就是它的成本可以非常低，可能最多也就是几块钱，不光可以应用在救灾抢险、环保监测这样的场景中，在国防领域，也有很大的应用潜力。这也是我向你推荐微型机器人这个领域的原因。我会为你继续关注。

本月的《硬科技报告》就到这里，我们下一期再见！

好，谢谢彭天放老师。

内容听完了，彭老师在这个月的分享让我有一个启发。我们通常聊科学进步，往往聚焦于单个进步能带来什么。但其实，一个科学进步，就像是往池塘中扔进去的一个小石子，它能激起无数的涟漪，从而启发别的领域的科学家，发现科学成果的新用途。

好了，这就是今天的《邵恒头条》，我是李翔，我们明天见。

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/202008/12/202008121903017151536603.jpg)
