新智元報道
來源：Nature
編輯：小勻、衛(wèi)民
【新智元導(dǎo)讀】面部識別系統(tǒng)早已在機(jī)嘗火車站和智能手機(jī)上使用，但它們的應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大到公共和私人空間。本期Nature探討了這項技術(shù)的力量和缺陷。從誤判到隱私、道德與人權(quán)，面部識別是否被濫用了呢？
人在家中坐，鍋從天上來。
威廉姆斯正在密歇根州底特律的家中，一通電話打進(jìn)來：我們是警察局的，已經(jīng)掌握了你盜竊的事實，你可以投案自首。
他不以為然，直到一小時后，警車駛來，在妻子和女兒的面前，威廉姆斯被戴上了手銬，以「盜竊罪」被逮捕。
茫然而憤怒的威廉姆斯被押上了警車。
在審訊室，威廉姆斯才知道了自己「犯案」的過程：偷盜了當(dāng)?shù)氐母邫n商品店鋪，偷走了5只價值3800美元的手表。
威廉姆斯當(dāng)然喊冤，一位老老實實的上班族又怎么可能去偷東西呢？
可警察接下來拿出來的「證據(jù)」，卻讓他有口難辯。
這是一張監(jiān)控畫面的截圖：畫面中的男子身穿黑色衣服，頭戴紅色帽子，那是一頂圣路易斯紅雀隊的隊帽。
畫面中的人與威廉姆斯唯一相同的點就是：他們是身材相似的黑人。
「這不是我！你以為所有黑人都長一樣嗎？」威廉姆斯憤怒地質(zhì)問道。
「電腦說是你�！咕煺f。
根據(jù)人臉識別算法，系統(tǒng)給威廉姆斯定了罪。
用「面部識別」抓人，42人被標(biāo)記，8人真有罪
人臉識別技術(shù)不只在底特律的警察局使用，事實上，這已經(jīng)成為警察辦案的重要工具。
而且，深受警察們信任。
故事中的主人公威廉姆斯被證明了清白，因為他有比面部識別更強(qiáng)有力的證據(jù)不在場證明。
但疑問也來了，面部識別真的奏效嗎？畢竟，誤判的后果會給被害人帶來不可彌補的傷害。
2016年至2019年間，倫敦的首都警察實驗室測試了實時面部識別技術(shù)，他們在一輛警車的控制室里監(jiān)控一些試驗。
「這就像你在電影里看到的一樣，」 達(dá)拉格默里說，他是爾切斯特埃塞克斯大學(xué)的一名法律學(xué)者。當(dāng)攝像機(jī)掃描購物中心和廣場上的路人時，圖像會傳回貨車內(nèi)的電腦。
系統(tǒng)在人臉周圍畫出矩形，并在直播中識別出人臉。然后提取出關(guān)鍵特征，并將其與觀察名單中的嫌疑人進(jìn)行比較。如果有匹配，它就會從直播中提取圖像，同時從觀察列表中提取圖像。
圖源：《編碼偏見》
在查看對比結(jié)果后，警方會決定是否沖出去阻止這名「嫌疑人」，或者逮捕他們。
該系統(tǒng)由總部位于東京的科技巨頭 NEC 銷售，該軟件標(biāo)記出了42個人；警察以「不可信」為由駁回了16個，但還是沖出去阻止了其他人。最后，其中4人在人群中消失了。在剩下的22人中，有8人被證明是的確有罪的。
警察們認(rèn)為，考慮到系統(tǒng)已經(jīng)掃描了成千上萬張面孔，其準(zhǔn)確率還是不錯的。
2018年，計算機(jī)科學(xué)家 Timnit Gepu、當(dāng)時還在紐約市微軟研究院的 Joy Buolamwini 發(fā)表了一篇開創(chuàng)性的論文。他們發(fā)現(xiàn)，在識別女性和有色人種的性別方面，領(lǐng)先的面部識別軟件包的表現(xiàn)要比識別男性和白人的表現(xiàn)差得多。
這引起了人們對面部識別的巨大爭議。
今年6月，全球最大的科學(xué)計算機(jī)協(xié)會位于紐約市的計算機(jī)協(xié)會敦促私人和政府暫停使用人臉識別技術(shù)，理由是「基于民族、種族、性別和其他人類特征的明顯偏見」。
深度學(xué)習(xí)引入識別系統(tǒng)，更準(zhǔn)確但仍有偏見
十年前，「深度學(xué)習(xí)」被引入這個領(lǐng)域以來，從那時起，人臉識別的準(zhǔn)確性已經(jīng)有了很大的提高。
但是，這是否意味著它足夠好，可以用于低質(zhì)量的「野外」圖像，是一個極具爭議的問題。
這大多數(shù)都涉及一個多階段的過程，使用深度學(xué)習(xí)來訓(xùn)練大量數(shù)據(jù)集上的大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識別模式。
人臉識別系統(tǒng)通過分析人臉的幾何形狀來生成「faceprint」，這是一種可以用來識別或確認(rèn)一個人的生物特征識別系統(tǒng)。另一種用法是面部分析，通過性別、年齡、種族、情緒等標(biāo)簽，給一張面孔下定義。
典型系統(tǒng)中的第一階段，定位圖像中的一個或多個人臉。
監(jiān)控攝像頭拍攝的人臉，可能會在不同的光照條件下從不同的角度觀看，這使得他們比標(biāo)準(zhǔn)護(hù)照照片更難識別。算法將在數(shù)百萬張照片上進(jìn)行訓(xùn)練，以定位人臉上的「標(biāo)志」 ，比如眼睛、鼻子和嘴巴，它將信息提煉成一個簡潔的文件，大小從小于100字節(jié)到幾千字節(jié)不等。
接下來的任務(wù)是將面部「正常化」 ，人為地將其旋轉(zhuǎn)成一個正面、光線充足的圖像。這樣就產(chǎn)生了一組面部特征，可以與從現(xiàn)有的面部數(shù)據(jù)庫中提取的特征進(jìn)行比較。這通常包括在受控條件下拍攝的照片，比如警察的啞照。由于特征表示是緊湊的、結(jié)構(gòu)化的文件，計算機(jī)可以快速掃描數(shù)以百萬計的文件以找到最接近的匹配。
將人臉與大型數(shù)據(jù)庫(稱為一對多識別)進(jìn)行匹配是人臉識別系統(tǒng)的兩種主要類型之一。另一個是一對一的驗證，這是一個相對簡單的任務(wù)，確保一個人符合自己的照片。它可以應(yīng)用于任何事情，從解鎖智能手機(jī)到國家邊境的護(hù)照檢查。
在進(jìn)行了一些對比試驗后，得出結(jié)論:大多數(shù)數(shù)據(jù)包對白人男性面孔的準(zhǔn)確度往往高于對有色人種或女性面孔。特別是，在數(shù)據(jù)庫中被歸類為非洲裔美國人或亞洲人的面孔，被錯誤識別的可能性是被歸類為白人的面孔的10-100倍。女性也比男性更容易出現(xiàn)假陽性。
另外，戶外、光線不好或者圖像顆粒狀可能會影響匹配率。
「電腦說是你」，真假面孔誰來定？
在一對一的驗證方面，例如確認(rèn)護(hù)照或智能手機(jī)的合法擁有者，人工智能已經(jīng)變得極其準(zhǔn)確，甚至與眼睛最敏銳的人類一樣嫻熟。
在這個領(lǐng)域，前沿的研究目前集中在偵測惡意攻擊上。例如，用于解鎖手機(jī)的面部識別系統(tǒng)，很容易被照片欺騙。
「3D 面部識別效果更好�！笿ain 說，「但現(xiàn)在最大的挑戰(zhàn)是高質(zhì)量的面具�！乖谝粋�項目中，Jain 和他的合作者正在通過運用皮膚紋理來檢測出「假面孔」。
但是，正如默里所發(fā)現(xiàn)的那樣，一對多的驗證卻并沒有想象中那么簡單。盡管有了足夠多的觀察名單，但被標(biāo)記為假陽性的數(shù)量很容易超過真實的結(jié)果。
今年一月在英國加的夫舉行的一場足球比賽中，抗議面部識別的橫幅(在2019冠狀病毒疾病流感大流行之前)。
當(dāng)警察通過面部識別監(jiān)測犯罪行為，必須迅速做出阻止某人的決定時，這個問題就顯現(xiàn)出來。而在緩慢的調(diào)查中，面部識別同樣也會發(fā)生錯誤。
文章開頭所說的威廉姆斯被警察的面部識別辦案系統(tǒng)誤判的事情，就是一個典型的例子。
美國公民自由聯(lián)盟的律師菲爾 梅耶爾認(rèn)為，這項技術(shù)應(yīng)該被禁止�！高@種方法行不通，即使它行得通，對于政府來說，如果沒有令人信服的結(jié)果，用這種方法來監(jiān)視自己的公民仍然是非常危險的。」
在美國公民自由協(xié)會的投訴發(fā)生后不久，底特律警察局長詹姆斯 克雷格承認(rèn)：如果該軟件單獨使用，「96% 的情況下」會錯誤識別案件。
出于對種族偏見和歧視的擔(dān)憂，在過去的18個月里，至少有11個美國城市禁止公共部門進(jìn)行面部識別。但底特律警方仍在使用這項技術(shù)。
2019年底，警方采取了禁止直播監(jiān)控的政策，并且規(guī)定只對靜態(tài)圖像和用于刑事調(diào)查的一部分動態(tài)圖像使用該軟件。
「而威廉姆斯是在該政策實施前被捕的」克雷格在6月份時說。
面部識別分析的其他方面研究，比如試圖根據(jù)一個人的面部表情推斷出他的性格，則更具爭議性。
研究人員已經(jīng)證明，這種方法并不奏效即使是最好的軟件也只能根據(jù)人猜測的圖像進(jìn)行訓(xùn)練。
但是世界各地的公司仍然在購買未經(jīng)證實的技術(shù)，這些技術(shù)被一些企業(yè)用在面試中，根據(jù)求職者談話的視頻評估求職者的個性。
阿利坎特的計算機(jī)科學(xué)家紐里亞 奧利弗認(rèn)為，政府應(yīng)該規(guī)范面部識別和其他潛在技術(shù)的使用，以防止濫用。
奧利弗是一家名為歐洲學(xué)習(xí)與智能系統(tǒng)實驗室(European Laboratory for Learning and Intelligent Systems)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合創(chuàng)始人兼副總裁。他表示:
「系統(tǒng)在未經(jīng)適當(dāng)評估其性能，沒有經(jīng)過驗證和再現(xiàn)性的情況下就被廣泛使用，后果是難以預(yù)測的�！�
「面部識別」濫用帶來對隱私、道德和人權(quán)的擔(dān)憂
一些法規(guī)提案要求當(dāng)局建立準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)，并要求人類審查任何算法的結(jié)論。
但是，渥太華互聯(lián)網(wǎng)基金會 Mozilla 的技術(shù)研究員、專門審計面部識別系統(tǒng)的德博拉 拉吉(Deborah Raji)表示：基于 NIST 基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)本身太低，不足以證明部署該技術(shù)是合理的。
Deborah Raji 專長于審計面部識別系統(tǒng)
今年，Raji，Buolamwini 和 Gepu等人發(fā)表了另一篇有關(guān)商業(yè)系統(tǒng)性能的論文，他們指出，盡管一些公司在對淺膚色和深膚色面孔進(jìn)行性別分類方面有所改進(jìn)，但他們?nèi)匀粺o法準(zhǔn)確猜測一個深膚色面孔的年齡。
「目前的評估過程非常不成熟，每當(dāng)我們建立了一個新的評估維度，我們就會發(fā)現(xiàn)，這個行業(yè)的表現(xiàn)并不像它認(rèn)為的那樣�！筊aji 表示。
「重要的是，公司應(yīng)該更多地披露它們?nèi)绾螠y試和訓(xùn)練面部識別系統(tǒng)，并與使用該技術(shù)的社區(qū)進(jìn)行磋商�！�
紐約大學(xué)人工智能研究所的法律學(xué)者 Amba Kak 認(rèn)為，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不能阻止面部識別系統(tǒng)被用于歧視性用途。
「這些系統(tǒng)是否會成為警務(wù)中普遍存在的歧視做法的另一個工具? 」卡克補充說，「人類操作員往往最終只是確認(rèn)系統(tǒng)的偏差，而不是糾正它。」
諸如蘇格蘭場的外部審查等研究表明，人類往往高估這項技術(shù)的可信度，即使他們看到了電腦的虛假匹配旁邊的真實面孔。
Kak和其他人支持暫停使用任何面部識別技術(shù)，這不僅是因為該技術(shù)還不夠好，還因為需要就如何防止其被濫用進(jìn)行更廣泛的討論。
默里表示，「這項技術(shù)將得到改善，但是人們?nèi)匀粦岩蓪o辜的人們進(jìn)行永久搜索的合法性，以及把人們列入觀察名單的標(biāo)準(zhǔn)�！�
對隱私、道德和人權(quán)的擔(dān)憂正在增長。
印度有世界上最大的生物識別計劃，其中涉及使用面部識別來建立名為Aadhaar的巨型國家身份證系統(tǒng)。
生活在印度的任何人都可以去Aadhaar中心拍照，系統(tǒng)會將該照片與13億人的現(xiàn)有記錄進(jìn)行比較，以確保申請人尚未使用其他名稱進(jìn)行注冊。
「這是一個令人難以置信的體系，」曾擔(dān)任該體系顧問的賈恩表示，「它的美妙之處在于，它確保了一個人只有一個身份證�！�
但批評人士稱，這項法案將非身份證持有者變成了二等公民。還有人稱，這項法案被用來在選舉前將合法公民從選民名單中清除。
紐約大學(xué)(New York University)計算機(jī)科學(xué)家、現(xiàn)代人工智能研究所(AI Now Institute)聯(lián)席主任凱特 克勞福德(Kate Crawford)表示:
「在歷史的這一點上，我們需要更加懷疑那些聲稱我們需要更加精確的公共監(jiān)控形式的說法�！�
2019年8月，克勞福德呼吁政府暫停使用面部識別算法。
但與此同時，在宣布其試點項目成功后，蘇格蘭場在一月份宣布，它將開始在倫敦各地部署實時面部識別系統(tǒng)。
