隐拓智安王丙坤:如何用AI识别AI ——AI生成内容安全性检测 | 嘉程创业流水席209席精彩回顾
03.28.2024 | 嘉程资本:创新者的第一笔钱 | 嘉程创业流水席

识别内容的真实性成为AI发展和应用中必须要解决的一个问题,主要有两种方法:被动检测和主动检测。

近日,嘉程创业流水席第209席【探讨2024 AI多模态领域的最新趋势和前沿动态】,邀请了隐拓智安CTO王丙坤分享,主题是《Sora加速思考,如何用AI识别AI》。

以下是正文内容:

我围绕一个主题:“用AI识别AI”,做个简单分享。

从安全视角看,用AI识别AI主要包含两类问题。首先是内容真实性的识别,即确定文本、语音、图像、视频等媒体内容是否为AI生成的;其次是AI生成内容的安全性识别,涉及AI生成内容是否合规、安全以及是否含有暴力元素。

我们公司一直在做这两方面的工作,在第二方面已经有很成熟的产品,今天我重点介绍第一个工作——内容真实性的识别。

内容真实性的识别主要分为两类方法:主动检测和被动检测。主动检测通过在AI生成的内容中添加水印,利用水印来区分真实内容与AI生成内容,这种方法的优势在于能够进行检测并溯源取证。而被动检测则是目前广泛使用的方法,它通过寻找真实内容与AI生成内容之间的差异来进行区分。然而,被动检测的泛化性较弱。

AI迅速发展让内容真实性成为焦点

首先,AIGC让人类对内容的真实性产生了焦虑,而Sora的出现又加剧了这一现象,如何识别内容的真实性成为AI发展必须面对的问题。识别AI的真实性主要有两类方法,一类是被动测试,一类是主动测试。

AI技术在内容生成方面的应用涵盖了文本、图像、音频和视频四大类媒体。AI文本生成技术,虽然为人类带来便利,但也可能产生虚假信息,如在网络上广泛传播的虚假火车撞人事件,虚假信息的传播会导致各种安全风险和不良影响。当前,不少学生和学者利用AIGC或ChatGPT完成作业和学术论文,这引发了学术不端的问题。AI文本生成受训练语料和模型输出控制,以ChatGPT为例,其生成内容可能带有西方意识形态色彩。在国外,已有案例显示AI生成内容被用于影响舆论和操控选举。

AI语音生成技术的快速发展使得语音克隆效果逼真,难以辨认真伪。例如,YouTube上有视频通过语音克隆技术模仿马斯克和乔布斯的声音。导航软件如高德和谷歌使用合成语音技术提供语音导航服务。自2023年起,视频网站上出现了许多AI合成的名人克隆语音,存在造假和侵权的风险。AI图像生成技术的滥用可能带来严重后果,如2023年5月伪造的五角大楼爆炸图片在网络上迅速传播,引发社会恐慌。今年2月,一家香港公司因AI变脸技术冒充CFO而被骗2亿。

Sora的出现在视频生成领域是一项开拓性工作。它通过输入简单提示词即可生成逼真短视频,对于非专业人士而言,非专业人士一般情况下通常难以辨别视频的真伪,难以区分视频是AI生成还是摄像机拍摄的。

当然Sora生成视频并不是天衣无缝,例如,一个跑步视频中的人物可能会出现倒着跑的情况。这种错误在Sora视频生成中虽然人眼容易识别,但机器识别则相对困难。

AI生成的视频、图像、音频和文本内容的真实性极高,几乎可以假冒为真,AI生成内容已经被不法分子使用,并对社会造成了危害。因此,识别内容的真实性成为AI发展和应用中必须要解决的一个问题。区分真实内容与AI生成内容主要有两种方法:被动检测和主动检测。被动检测主要是寻找真实内容与AI生成内容之间的差异,而主动检测则是在AI生成内容中主动添加水印,通过检测水印来区分真实内容与AI生成内容。

被动检测实际是分类问题

首先来看一下AI生成内容的被动检测技术,被动检测的思路是寻找真实内容与生成内容的差异性,所以本质上被动检测是一个分类问题。针对分类问题,被动测试的方法,基本上都是采用构造分类模型、训练分类模型和应用分类模型的框架展开。

我们看几个经典的工作:

第一个是AI生成文本的检测这是一个黑盒被动测试的方法,它的目的是检测文本是AI生成的还是人写的。该方法的主要思路是:一个文本通过ChatGPT或者大语言模型重构它的问题,再把问题输入ChatGPT或大语言模重新获得答案。这样我有原始的文本,重新回答的文本,对两个文本进行相似度的检测,通过分类器就能非常容易地实现了生成文本的检测,看它到底是人自然写的文本还是有大模型生成的文本。这里有一个前提和假设,大模型回答相同的问题,它回答的思路应该是差不多的,这叫做遗传性。如果没有这个假设,这种检测方法是不成立的。

第二个就是生成图文的检测。生成图文的检测首先利用图像或文本的编码器(或提取器)对文本和图像的特征进行编码。然后,通过篡改感知的对比学习对图文信息进行比较。最终,利用多模态聚合器和多模态交叉注意力机制融合图像和文本信息,实现分类。其中一个亮点是,我们不仅能够进行二分类,还能识别文本篡改位置的细节,实现多分类。

第三项工作是深度视频检测。深度视频检测已有数年历史,大多数传统方法都是基于空间域进行的。然而,在深度伪造领域,存在一种通用方法,即上采样操作,该操作在相位谱上会产生异常特征。针对这种情况,我们可以结合空间域图像和频域信号,共同挖掘具有强迁移能力的鲁棒特征,从而实现具有高迁移性的人脸伪造检测方法。

另一项工作采用了传统方法,需要人工提供特征,例如基于音频的唇形对齐,来检测深度伪造。如果音标、音素和唇形等跨模态特征设计得当,在某些情况下可以取得非常好的效果。

被动检测技术的困境

刚才简单地说了一下被动检测,被动检测虽然取得了不错的效果,但存在一些困境。

  • 第一,随着AIGC技术的不断进步,真实内容与AI生成内容之间的差异性逐渐缩小,这增加了被动检测的难度。因为被动检测正是基于这种差异性来进行的。

  • 第二,因为AIGC技术一直在快速地提升当中,随着AIGC技术的提升,现有的检测技术就不能满足AIGC生成内容的真实性检测要求,这时候检测技术必然要适应AIGC的快速提升,进行相应的更新和改进。因为AIGC技术是矛,而检测技术是盾,所以会造成检测技术的相对滞后和检测成本的不断增加。

  • 第三,被动检测通常是在固定的数据集上进行训练的。如果模型在泛化能力上,尤其是在被动检测方面不够强大,那么即使在几个数据集上训练的检测分类模型表现良好(例如达到90%或更高的准确率),也可能在领域差异较大的数据集上表现不佳,从而无法使用。在这种情况下,还需要对模型进行微调,以适应特定领域的数据集。

 

主动检测本质是数字水印检测

为了解决被动检测所存在的问题,研究人员提出了主动检测的概念。主动检测的方法相对直接,在AI生成的内容中嵌入一个水印。这样,检测的焦点不再是AI生成内容与真实内容之间的差异,而是检测添加的这个水印。一旦能够提取出添加的水印,便可确认内容由AI生成。从本质上讲,主动检测是数字水印或信号检测的问题,在某些方面,这比分类问题简单。

在介绍AI生成内容的主动检测之前,由于涉及水印技术,我将简要说明基于深度学习的自然文本水印技术和图像水印技术

在这里我们介绍一种基于上下文感知的同义词替换水印技术。这种自然文本水印技术可以直接应用于大型语言模型生成的内容,为其提供水印技术支持。思路也非常简单:首先通过BERT进行词性搜索,找到合适的词汇,并在相似词中进行排序,选择相似度最高的词汇进行替换。在检测阶段,通过比较可替换的词汇与选定的同义词,就可判断文本是否由大型语言模型生成。

基于深度学习的自然图像水印技术则采用经典的End-Decode框架,由编码器层、噪声层和解码器层组成。通过编码器层,把水印信息嵌到图像里面,通过噪声层来模拟失真,通过解码器层尝试从这个失真的信号中获得需要的水印信息。

白盒/黑盒水印有不同的适用范围

在介绍了文本水印和图像水印之后,我们来探讨利用水印技术进行AI生成内容的主动检测。在这方面,首先介绍一种AI生成文本主动检测方法,即可验证性能无损的大型语言模型生成文本水印

这是一种白盒水印的方式。我们默认可以参与到大型模型生成AI内容的过程中。如果在这种情况下,使用白盒水印方法就变得非常简单。这种方法在token采样阶段使用伪随机函数,将token均匀分配到红名单和绿名单中。在采样过程中,通过软性设置促使模型重点采样绿名单中的token。在检测阶段,通过p-value假设检验,可以判断是否包含水印,因为它的分布是不均衡的。

对于那些不是AI大模型厂商的第三方开发者和垂直开发商,如果他们想要在AI生成的内容中添加水印,但无法控制生成过程,这种情况下怎么打水印呢?在这种情况下,我们可以采用黑盒水印方法。

在文本黑盒水印这一块,主要介绍两项工作:

  • 第一个是生成文本的同义词替换水印技术。在这个过程中,我们对于文本中表示bit-0的词语,首先做一次词性筛选,判断这个词语是否符合修改的条件,如果该词语符合修改的条件,则利用Bert-base 模型预测该位置词语的同义词,然后选择同义词中相似度最高且表达bit-1的同义词候选替换原词。那么对于AI生成的文本,其文本中包含bit-1的词的概率要显著高于bit-0的词,可以根据这一特性通过显著性检测实现水印检测。

  • 第二个是训练集知识注入的水印技术。如果我想保护自己的模型不被窃取,我可以通过训练集的知识注入方式给模型添加水印。这种方法利用了大型语言模型的学习能力,将知识注入与模型水印相结合,将水印信息融入特定的知识中,例如Python函数或自定义知识。在模型微调阶段,将含水印的知识注入大型语言模型中。由于水印知识已经被注入,提取过程变得非常简单,只需向大型模型提出问题即可。

 

AI生成图像的主动检测

接下来,介绍一下AI生成图像的主动检测。在CVPR 2024年的一项新工作中,提出了一种可证性能无损的Stable Diffusion生成图像水印技术。目前普通的应用扩散模型的水印方法会影响模型的性能,或者如果你想不影响它的性能或影响性能尽可能的小,就需要额外的训练,这对用户和模型生产厂商来说都是难以接受的。这篇论文提出了一种高斯底纹方法,该方法能让性能无损,还无需专门训练,同时实现版权保护和违规内容溯源。该方法的核心思路是在嵌入阶段,按照标准高斯分布将水印映射到潜在表示中,实现无损水印嵌入。在提取阶段,使用DDIM、inversion和逆变换技术来恢复水印信息。

AI生成语言的主动检测

再看一下AI生成的语音主动检测,语音主动检测最核心的在于通过频域内嵌入水印信息,以实现语音克隆技术的主动检测。

视频主动检测的思路也非常简单,将视频看作图像在时间轴上的扩展。因此,图像检测技术可以直接迁移到视频水印的嵌入与检测。在这一迁移过程中,唯一的变化是在目标函数中加入了时间轴的调整,效果还是不错的。

主动/被动检测技术差异何在

主动检测和被动检测相比有什么优势?我们发现数字水印的优势在于其固定性,因为它是提前嵌入的,与AIGC技术的变化没有强相关性。随着AIGC技术的发展,只要水印嵌入方法保持不变,检测方法就不需要改变。这与被动检测不同,后者随着技术的提升,真实内容与AI生成内容的差异性会减小,测试的难度就会增大。但在数字水印的情况下,除非AIGC技术发生本质性、跨越性的变化,否则检测算法基本上无需改变。

此外,由于数字水印是预先嵌入的,它不但能够实现测试,还能够实现溯源。被动检测可以实现溯源,但是它不具备直接溯源的能力,在这种情况下,如果需要进行溯源取证,可能需要改变模型的架构或添加模块,这相对于主动检测来说,实现溯源的难度更大。

所以在这种情况下,全球普遍都在推动为大模型生成内容打水印的方法。网信息办也明确要求为模型打上水印。水印分为明文水印隐式水印两种。

隐拓智安:“用AI识别AI”

下面我介绍一下我们已经比较成熟的产品。我们开发了一个AI生成内容的安全识别框架,该框架借鉴了大型模型的设计思路,分为三个部分:训练框架、算法模型和系统集成。

我们通过构建模块化的预训练框架,为安全大模型提供基础,在安全框架的支持下,先做了一个基础大模型的训练,通过用安全的数据进行微调,生成了一个安全大模型,所有的工作都是基于安全大模型来做。

比如在检测大模型的安全性时,我要对它提问。当前主流的提问方式是使用预先设计的数据集或对抗模型。在这种情况下,我们可以直接使用安全大型模型作为专用的AI提问模型,对各种大型模型进行动态提问。提问结束后,我们会根据其回答进行检测,这一检测过程仍然基于安全大型模型,只需要把安全大模型的生成能力迁移成分类能力就解决这个问题了。

基于安全大模型,我们分别训练了两个小的模型:一个用于提问,另一个用于分析评测。这两个模型集成到系统里,对外也提供各种服务。上面是内容安全大模型一部分的训练方法,主要采用了课程学习和持续更新。在内容安全评价模型方面,我们主要基于安全大模型进行了定向的精调,从生成转变成了判断。

以上是我对“如何用AI识别AI”的分享,谢谢。

 

 

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