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2020-01-24

【安全成疑】人臉辨識好用嗎?演算法存種族偏見又易欺騙,手掌辨識更可靠

  歐盟有意立法禁止在公共場所使用人臉辨識技術,甚至連Google母公司Alphabet執行長皮查伊(Sundar Pichai)也公開表態支持,引起外界極大迴響。近年廣泛應用於手機解鎖、機場過關,甚至金融服務的人臉辨識,究竟出了甚麼問題呢?

 

  路透社報道指,歐盟正在考慮禁止在公共場所使用人臉辨識,禁令期限將會是3至5年;在此期間內,歐盟擬開發一套全面的研究機制,評估人臉辨識對社會帶來的衝擊,並制定可行的風險管理應對措施,以加強保護歐洲民眾的私隱權;用於安保或研究的人臉辨識系統,則可獲豁免。但在作出最終決定前,歐盟委員會將尋求外界看法,預計歐盟數碼及反壟斷專員維斯塔格(Margrethe Vestager)於2020年2月正式發表相關提案。

 

  事實上,立法禁用人臉辨識絕非甚麼新鮮事,美國有4個城市早已對此實施禁制令。2019年5月,三藩市市議會通過了《Stop Secret Surveillance Ordinance》法案,嚴禁警察及其他政府機關在公共場所使用人臉識別進行監控。2019年6月,麻省薩默維爾市議會,全票通過不准使用人臉辨識系統的法案。2019年7月,奧克蘭市立法禁止警察與市政府部門取得或利用人臉辨識技術。2019年10月,加州柏克萊市通過一項新法例,禁止市政府所有部門採用人臉辨識技術。

 

  為甚麼歐美國家開始對人臉辨識敬而遠之呢?美國國家標準暨技術研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)全面分析了189種人臉辨識演算法,證實人臉識別系統對不同種族的識別存有極大誤差。

 

  NIST研究團隊使用了1,827萬張由美國國務院、國土安全部、聯邦調查局提供的人像照片,對受測演算法進行測試。結果發現,在一對一配對中,亞洲人、非裔美國人與少數族裔人士的誤判率,高於白人10至100倍,當中尤以印第安人的誤判情況最嚴重,很容易將兩個不同的人誤認為同一個人。在一對多配對上,非裔美國女性的誤判率亦特別高,人臉辨識演算無法從數據庫中找出正確的目標人物。NIST敦促相關開發者應針對誤判情況進行研究,以消除演算法潛在的種族偏見。

 

  由此可見,人臉辨識系統的準確度仍有待改善,因此現存部分用途的合理性,確實叫人存疑。譬如說,人臉辨識只用作手機解鎖,就算因誤判而失敗,通常試了第二次、第三次就能成功。但採用人臉識別於出入境過關或安保檢查,卻有機會因誤判而造成無辜民眾被拒入境,甚或被捕入獄。

 

  令人意想不到的是,建基於人臉識別的身份驗證系統,原來是很容易瞞騙的!美國加州一家名叫Kneron的人工智能科企,利用由日本面具公司特製的3D面具,成功欺騙支付寶和微信支付的人臉辨識機制,完成支付購物。不過,Kneron指出,此3D面具的製作成本與難度俱高,所以這種詐騙方式不太容易普及。

 

Kneron表示,為了解人臉辨識技術的局限性,故使用3D面具考驗支付寶和微信支付的人臉辨識功能,最終成功瞞騙系統。惟各位iPhone用戶請放心,Kneron稱同一款3D面具無法騙過Face ID功能。(圖片來源:KNERON公司)

 

  日本一家專業的3D面具製造商Real-f表示,這種高像真度3D面具的製作費用高達30萬日圓(約2.1萬港元),製作過程亦相當複雜:要先對複製對象的臉孔作多角度拍攝,再在電腦上進行立體圖像合成,然後利用樹脂材料製作面具,整個過程需時約兩個星期。

 

日本3D面具製造商Real-f表示,製作一個3D面具的收費為30萬日圓(約2.1萬港元);如要另製一個副本,額外費用為6萬日圓(約4,300港元)。(圖片來源:Real-f官網)

 

  現時全球各地積極引入人臉辨識作身份驗證機制,以提升營運效率,Kneron的實驗結果卻證實,此技術的可靠性未必有預想般高;如被不法分子騙過識別系統,小則有機會令民眾被詐騙錢財,大則有可能會引發恐怖襲擊,難免令人心存疑慮。

 

  正因為人臉辨識問題多多,所以亞馬遜(Amazon)遂另闢蹊徑,研發手掌辨識(Palm Recognition)技術。2018 年,亞馬遜開設了無人商店「Amazon Go」,強調「拿了就走」,無需排隊結帳。不過,消費者首次進店,要先下載專屬APP,再登入Amazon帳戶,然後要掃描QR Code。亞馬遜認為,這樣的購物流程仍是不夠理想,如果顧客可以連手機都不用拿出來,在門店前揮一揮手就可進入,離店前再揮一揮手即可完成結帳,才是更理想的購物體驗。

 

亞馬遜本身也擁有人臉辨識系統「Amazon Rekognition」,但仍積極開發手掌辨識技術。(圖片來源:Amazon官網)

 

  2019年12月,美國專利及商標局(US Patent and Trademark Office)公布了亞馬遜手掌辨識技術的專利文件。根據文件所述,用戶只要將信用卡與手掌數據綁定,在結帳時只要向着掃描器揮一下手,0.3 秒內便可完成支付。據悉,亞馬遜於一年前已展開內部測試,在辦公室的自動販賣機加裝手掌辨識系統,讓員工可以刷手買汽水、薯片等小食。

 

  相比起人臉辨識,手掌辨識不但沒有潛在的種族偏見問題,亦不容易被3D製模技術所欺騙。手掌辨識掃描器會拍攝手掌的表面特徵(如褶皺、紋路)與皮下脈絡(如靜脈血管結構),以供識別系統進行驗證。即使有人製作出一對仿如真手的3D手套,也只能翻模做出一模一樣的手掌紋路,但卻無法複製出皮下的靜脈血管來瞞騙系統。

 

根據專利文件所示,亞馬遜早於2018年6月便已提出手掌辨識技術的專利申請,及至2019年12月,始獲美國專利及商標局批出專利權。(圖片來源:美國專利及商標局官網)

當用戶在手掌辨識掃描器前揮一下手,掃描器內的紅外線鏡頭便會拍攝2張相片:第一張顯示手掌表面的褶皺與紋路,第二張則記錄手掌內部的靜脈血管結構。(圖片來源:美國專利及商標局官網)

 

  除此以外,手掌辨識對民眾的私隱侵犯亦相對較少。大家只要把雙手插入外衣口袋,或是戴上手套,便不用怕被認出身份和記錄個人資料。這樣總勝過在人臉辨識鏡頭下,被無差別地進行臉孔配對和身份驗證。

 

  現時人臉辨識能辨到的,理論上手掌辨識也統統辦得到,所以大家無謂再糾纏於對人臉辨識的爭議,索性擁抱更先進的手掌辨識技術——科技問題還是用科技方法來解決吧!

 

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