Andersons vinkel

En forensisk data metod fÃķr en ny generation av deepfakes

mm
LÃĪgg till Unite.AI bland dina fÃķredragna kÃĪllor pÃĨ Google
Variation on ' a 1792x1024 image of a lab technician examining a Guy Fawkes mask with forensic equipment.' - Adobe Firefly

Även om deepfaking av privata individer har blivit ett vÃĪxande allmÃĪnt problem och alltmer kriminaliseras i olika regioner, ÃĪr det fortfarande extremt svÃĨrt att bevisa att en anvÃĪndarskapad modell – sÃĨsom en som mÃķjliggÃķr hÃĪmndporr – specifikt har trÃĪnats pÃĨ en viss persons bilder.

FÃķr att sÃĪtta problemet i perspektiv: en nyckelelement i en deepfake-attack ÃĪr att falskeligen pÃĨstÃĨ att en bild eller video fÃķrestÃĪller en specifik person. Att enbart pÃĨstÃĨ att nÃĨgon i en video ÃĪr identitet #A, snarare ÃĪn bara en lookalike, ÃĪr tillrÃĪckligt fÃķr att skapa skada, och ingen AI ÃĪr nÃķdvÃĪndig i detta scenario.

Men om en angripare genererar AI-bilder eller videor med hjÃĪlp av modeller som trÃĪnats pÃĨ riktiga personers data, kommer sociala medier och sÃķkmotors ansiktsigenkÃĪnningssystem automatiskt att koppla den fejkade innehÃĨllet till offret – utan att krÃĪva namn i inlÃĪgg eller metadata. De AI-genererade visuella ensam sÃĪkerstÃĪller associationen.

Ju mer distinkt personens utseende ÃĪr, desto mer oundvikligt blir detta, tills den fejkade innehÃĨllet dyker upp i bildsÃķkningar och slutligen nÃĨr offret.

Ansikte mot ansikte

Den vanligaste metoden fÃķr att sprida identitetsfokuserade modeller ÃĪr fÃķr nÃĪrvarande genom Low-Rank Adaptation (LoRA), dÃĪr anvÃĪndaren trÃĪnar en liten mÃĪngd bilder under nÃĨgra timmar mot vikterna i en mycket stÃķrre grundmodell som Stable Diffusion (fÃķr statiska bilder, mest) eller Hunyuan Video, fÃķr video-deepfakes.

De vanligaste mÃĨlen fÃķr LoRAs, inklusive den nya generationen av video-baserade LoRAs, ÃĪr kvinnliga kÃĪndisar, vars berÃķmmelse utsÃĪtter dem fÃķr denna typ av behandling med mindre allmÃĪn kritik ÃĪn i fallet med ‘okÃĪnda’ offer, pÃĨ grund av antagandet att sÃĨdana derivatverk omfattas av ‘fair use’ (ÃĨtminstone i USA och Europa).

Kvinnliga kÃĪndisar dominerar LoRA- och Dreambooth-listorna pÃĨ civit.ai-portalen. Den mest populÃĪra LoRA har fÃķr nÃĪrvarande Ãķver 66 000 nedladdningar, vilket ÃĪr betydande med tanke pÃĨ att denna anvÃĪndning av AI fortfarande ses som en 'fringe'-aktivitet.

Kvinnliga kÃĪndisar dominerar LoRA- och Dreambooth-listorna pÃĨ civit.ai-portalen. Den mest populÃĪra LoRA har fÃķr nÃĪrvarande Ãķver 66 000 nedladdningar, vilket ÃĪr betydande med tanke pÃĨ att denna anvÃĪndning av AI fortfarande ses som en ‘fringe’-aktivitet.

Det finns ingen offentlig plattform fÃķr de icke-kÃĪnda offren fÃķr deepfaking, som bara dyker upp i media nÃĪr ÃĨtal vÃĪcks eller offren uttalar sig i populÃĪra kanaler.

Men i bÃĨda scenarierna har modellerna som anvÃĪnds fÃķr att fejka mÃĨlidentiteterna “destillerat” sin trÃĪningsdata sÃĨ fullstÃĪndigt in i latentrummet i modellen att det ÃĪr svÃĨrt att identifiera de kÃĪllbilder som anvÃĪndes.

Om det var mÃķjligt att gÃķra detta inom en acceptabel felmarginal, skulle detta mÃķjliggÃķra ÃĨtal mot dem som delar LoRAs, eftersom det inte bara bevisar avsikt att deepfake en specifik identitet (dvs. en viss ‘okÃĪnd’ persons), utan ocksÃĨ utsÃĪtter uppladdaren fÃķr upphovsrÃĪttsintrÃĨng, dÃĪr tillÃĪmpligt.

Det sistnÃĪmnda skulle vara anvÃĪndbart i jurisdiktioner dÃĪr lagreglering av deepfaking-teknologier saknas eller ligger efter.

Överexponerad

MÃĨlet med att trÃĪna en grundmodell, sÃĨsom den flera gigabyte stora grundmodell som en anvÃĪndare kan ladda ner frÃĨn Hugging Face, ÃĪr att modellen ska bli vÃĪl-generaliserad och formbar. Detta innebÃĪr att trÃĪna pÃĨ ett tillrÃĪckligt antal olika bilder och med lÃĪmpliga instÃĪllningar, och avsluta trÃĪningen innan modellen “Ãķveranpassar” sig till data.

En Ãķveranpassad modell har sett data sÃĨ mÃĨnga gÃĨnger (i Ãķverkant) under trÃĪningsprocessen att den tenderar att reproducera bilder som ÃĪr mycket lika, vilket exponerar kÃĪllan till trÃĪningsdata.

Identiteten 'Ann Graham Lotz' kan nÃĪstan perfekt ÃĨterskapas i Stable Diffusion V1.5-modellen. Rekonstruktionen ÃĪr nÃĪstan identisk med trÃĪningsdata (till vÃĪnster i bilden ovan). KÃĪlla: https://arxiv.org/pdf/2301.13188

Identiteten ‘Ann Graham Lotz’ kan nÃĪstan perfekt ÃĨterskapas i Stable Diffusion V1.5-modellen. Rekonstruktionen ÃĪr nÃĪstan identisk med trÃĪningsdata (till vÃĪnster i bilden ovan). KÃĪlla: https://arxiv.org/pdf/2301.13188

Men Ãķveranpassade modeller kasseras vanligtvis av sina skapare snarare ÃĪn distribueras, eftersom de i alla fall ÃĪr olÃĪmpliga fÃķr ÃĪndamÃĨlet. DÃĪrfÃķr ÃĪr detta en osannolik forensisk “vinst”. I alla fall gÃĪller principen mer fÃķr den dyra och hÃķgvolymstrÃĪningen av grundmodeller, dÃĪr flera versioner av samma bild som har letat sig in i en stor kÃĪlldatabas kan gÃķra vissa trÃĪningsbilder lÃĪtta att ÃĨberopa (se bild och exempel ovan).

Saker och ting ÃĪr lite annorlunda i fallet med LoRA- och Dreambooth-modeller (ÃĪven om Dreambooth har fallit ur mode pÃĨ grund av dess stora filstorlek). HÃĪr vÃĪljer anvÃĪndaren ett mycket begrÃĪnsat antal olika bilder av ett ÃĪmne och anvÃĪnder dem fÃķr att trÃĪna en LoRA.

Till vÃĪnster, utdata frÃĨn en Hunyuan Video LoRA. Till hÃķger, de data som gjorde likheten mÃķjlig (bilder anvÃĪnda med tillstÃĨnd av den avbildade personen).

Till vÃĪnster, utdata frÃĨn en Hunyuan Video LoRA. Till hÃķger, de data som gjorde likheten mÃķjlig (bilder anvÃĪnda med tillstÃĨnd av den avbildade personen).

Ofta har LoRA en trÃĪnad utlÃķsande ord, sÃĨsom [namnet pÃĨ kÃĪndisen]. Men ofta dyker den specifikt trÃĪnade ÃĪmnet upp i genererad utdata ÃĪven utan sÃĨdana prompter, eftersom ÃĪven en vÃĪlbalanserad (dvs. inte Ãķveranpassad) LoRA ÃĪr nÃĨgot “fixerad” vid det material den trÃĪnats pÃĨ och tenderar att inkludera det i all utdata.

Denna predisposition, kombinerad med det begrÃĪnsade antalet bilder som ÃĪr optimalt fÃķr en LoRA-databas, utsÃĪtter modellen fÃķr forensisk analys, som vi strax ska se.

AvslÃķja datat

Dessa frÃĨgor behandlas i en ny artikel frÃĨn Danmark, som erbjuder en metod fÃķr att identifiera kÃĪllbilder (eller grupper av kÃĪllbilder) i en svart lÃĨda Medlemskapsinferensattack (MIA). Metoden omfattar i viss mÃĨn anvÃĪndning av anpassat trÃĪnade modeller som ÃĪr utformade fÃķr att hjÃĪlpa till att avslÃķja kÃĪlldata genom att generera sina egna “deepfakes”:

Exempel pÃĨ 'falska' bilder genererade av den nya metoden, vid alltmer Ãķkande nivÃĨer av Classifier-Free Guidance (CFG), upp till fÃķrstÃķring. KÃĪlla: https://arxiv.org/pdf/2502.11619

Exempel pÃĨ ‘falska’ bilder genererade av den nya metoden, vid alltmer Ãķkande nivÃĨer av Classifier-Free Guidance (CFG), upp till fÃķrstÃķring. KÃĪlla: https://arxiv.org/pdf/2502.11619

Även om arbetet, med titeln Medlemskapsinferensattacker fÃķr ansiktsbilder mot fine-tuned latent difussion-modeller, ÃĪr ett mycket intressant bidrag till litteraturen kring detta specifika ÃĪmne, ÃĪr det ocksÃĨ en otillgÃĪnglig och knapphÃĪndigt skriven artikel som behÃķver avkodas. DÃĪrfÃķr kommer vi att tÃĪcka ÃĨtminstone de grundlÃĪggande principerna bakom projektet hÃĪr, samt ett urval av de resultat som erhÃĨllits.

I sjÃĪlva verket, om nÃĨgon finjusterar en AI-modell pÃĨ ditt ansikte, kan fÃķrfattarnas metod hjÃĪlpa till att bevisa det genom att leta efter avslÃķjande tecken pÃĨ memorering i modellens genererade bilder.

I fÃķrsta hand finjusteras en mÃĨlmodell pÃĨ en dataset med ansiktsbilder, vilket gÃķr den mer benÃĪgen att reproducera detaljer frÃĨn dessa bilder i sin utdata. DÃĪrefter trÃĪnas en klassificeringsattackmodell med hjÃĪlp av AI-genererade bilder frÃĨn mÃĨlmodellen som “positiva” exempel (misstÃĪnkta medlemmar i trÃĪningsuppsÃĪttningen) och andra bilder frÃĨn en annan dataset som “negativa” exempel (icke-medlemmar).

Genom att lÃĪra sig de subtila skillnaderna mellan dessa grupper kan attackmodellen fÃķrutsÃĪga om en given bild var en del av den ursprungliga finjusteringsdataseten.

Attacken ÃĪr mest effektiv i fall dÃĪr AI-modellen har finjusterats omfattande, vilket innebÃĪr att ju mer en modell specialiseras, desto lÃĪttare ÃĪr det att upptÃĪcka om vissa bilder anvÃĪndes. Detta gÃĪller i allmÃĪnhet fÃķr LoRAs som ÃĪr utformade fÃķr att ÃĨterskapa kÃĪndisar eller privata individer.

FÃķrfattarna fann ocksÃĨ att tillÃĪgg av synliga vattenmÃĪrken till trÃĪningsbilder gÃķr upptÃĪckt lÃĪttare. Dolda vattenmÃĪrken hjÃĪlper dock inte sÃĨ mycket.

Impressivt ÃĪr att metoden testas i en svart lÃĨda-miljÃķ, vilket innebÃĪr att den fungerar utan tillgÃĨng till modellens interna detaljer, endast dess utdata.

Metoden som anvÃĪnds ÃĪr berÃĪkningsintensiv, som fÃķrfattarna medger; men vÃĪrdet av detta arbete ligger i att visa riktningen fÃķr ytterligare forskning, och att bevisa att data kan extraheras till en acceptabel tolerans; dÃĪrfÃķr, med tanke pÃĨ dess banbrytande natur, behÃķver det inte kÃķras pÃĨ en smartphone i detta skede.

Metod/Databas

Flera dataset frÃĨn Danmarks Tekniska Universitet (DTU, vÃĪrdinstitutionen fÃķr artikelfÃķrfattarnas tre forskare) anvÃĪndes i studien, fÃķr att finjustera mÃĨlmodellen och fÃķr att trÃĪna och testa attackmodellen.

Databaser som anvÃĪndes var hÃĪmtade frÃĨn DTU Orbit:

DseenDTU Den grundlÃĪggande bildsamlingen.

DDTU Bilder skrapade frÃĨn DTU Orbit.

DseenDTU En partition av DDTU som anvÃĪndes fÃķr att finjustera mÃĨlmodellen.

DunseenDTU En partition av DDTU som inte anvÃĪndes fÃķr att finjustera nÃĨgon bildgenereringsmodell, utan istÃĪllet anvÃĪndes fÃķr att testa eller trÃĪna attackmodellen.

wmDseenDTU En partition av DDTU med synliga vattenmÃĪrken som anvÃĪndes fÃķr att finjustera mÃĨlmodellen.

hwmDseenDTU En partition av DDTU med dolda vattenmÃĪrken som anvÃĪndes fÃķr att finjustera mÃĨlmodellen.

DgenDTU Bilder genererade av en Latent Diffusion Model (LDM) som har finjusterats pÃĨ DseenDTU-bildsamlingen.

Databaser som anvÃĪndes fÃķr att finjustera mÃĨlmodellen bestod av bild-textpar som kapitelades av BLIP-modellen (kanske inte av en slump en av de mest populÃĪra ocensurerade modellerna i den informella AI-gemenskapen).

BLIP stÃĪlldes in fÃķr att lÃĪgga till frasen ‘en dtu-huvudbild av en’ till varje beskrivning.

Flera dataset frÃĨn Aalborgs universitet (AAU) anvÃĪndes ocksÃĨ i testerna, alla hÃĪmtade frÃĨn AU VBN-korpuset:

DAAU Bilder skrapade frÃĨn AAU vbn.

DseenAAU En partition av DAAU som anvÃĪndes fÃķr att finjustera mÃĨlmodellen.

DunseenAAU En partition av DAAU som inte anvÃĪndes fÃķr att finjustera nÃĨgon bildgenereringsmodell, utan istÃĪllet anvÃĪndes fÃķr att testa eller trÃĪna attackmodellen.

DgenAAU Bilder genererade av en LDM som har finjusterats pÃĨ DseenAAU-bildsamlingen.

Ekvivalent med de tidigare uppsÃĪttningarna, anvÃĪndes frasen ‘en aau-huvudbild av en’. Detta sÃĪkerstÃĪllde att alla etiketter i DTU-databasen fÃķljde formatet ‘en dtu-huvudbild av en (â€Ķ)’, vilket fÃķrstÃĪrkte databasens kÃĪrnegenskaper under finjustering.

Tester

Flera experiment genomfÃķrdes fÃķr att utvÃĪrdera hur vÃĪl medlemskapsinferensattackerna fungerade mot mÃĨlmodellen. Varje test syftade till att avgÃķra om det var mÃķjligt att utfÃķra en lyckad attack inom det schema som visas nedan, dÃĪr mÃĨlmodellen finjusteras pÃĨ en bild-dataset som erhÃĨllits utan auktorisering.

Schema fÃķr metoden.

Schema fÃķr metoden.

Med den finjusterade modellen som frÃĨgades fÃķr att generera utdata-bilder, anvÃĪndes dessa bilder som positiva exempel fÃķr att trÃĪna attackmodellen, medan ytterligare orelaterade bilder inkluderades som negativa exempel.

Attackmodellen trÃĪnades med hjÃĪlp av Ãķvervakad inlÃĪrning och testades sedan pÃĨ nya bilder fÃķr att avgÃķra om de ursprungligen var en del av dataseten som anvÃĪndes fÃķr att finjustera mÃĨlmodellen. FÃķr att utvÃĪrdera attackens noggrannhet, avsattes 15% av testdatat fÃķr validering.

Eftersom mÃĨlmodellen finjusteras pÃĨ en kÃĪnd dataset, ÃĪr den faktiska medlemsstatusen fÃķr varje bild redan etablerad nÃĪr trÃĪningsdatat fÃķr attackmodellen skapas. Detta kontrollerade setup mÃķjliggÃķr en tydlig utvÃĪrdering av hur effektivt attackmodellen kan skilja mellan bilder som var en del av finjusteringsdataseten och de som inte var det.

FÃķr dessa tester anvÃĪndes Stable Diffusion V1.5. Även om denna ganska gamla modell dyker upp mycket i forskning pÃĨ grund av behovet av konsekvent testning och den omfattande samlingen av tidigare arbete som anvÃĪnder den, ÃĪr detta ett lÃĪmpligt anvÃĪndningsfall; V1.5 fÃķrblev populÃĪr fÃķr LoRA-skapande i Stable Diffusion-hobbyistgemenskapen under lÃĨng tid, trots flera efterfÃķljande versionsslÃĪpp, och ÃĪven trots introduktionen av Flux – eftersom modellen ÃĪr helt ocensurerad.

Forskarnas attackmodell baserades pÃĨ Resnet-18, med modellens fÃķrtrÃĪnade vikter behÃĨllna. ResNet-18:s 1000-neurons sista lager ersattes med ett fullstÃĪndigt anslutet lager med tvÃĨ neuroner. TrÃĪningsfÃķrlust var kategorisk korsentropi, och Adam-optimisatorn anvÃĪndes.

FÃķr varje test trÃĪnades attackmodellen fem gÃĨnger med olika slumptal fÃķr att berÃĪkna 95% konfidensintervall fÃķr nyckelmetrikerna. Zero-shot-klassificering med CLIP-modellen anvÃĪndes som baslinjen.

(Observera att den ursprungliga primÃĪra resultattabellen i artikeln ÃĪr knapphÃĪndig och ovanligt svÃĨr att fÃķrstÃĨ. DÃĪrfÃķr har jag omformulerat den nedan i en mer anvÃĪndarvÃĪnlig form. Klicka pÃĨ bilden fÃķr att se den i bÃĪttre upplÃķsning)

Sammanfattning av resultat frÃĨn alla tester. Klicka pÃĨ bilden fÃķr att se den i hÃķgre upplÃķsning

Sammanfattning av resultat frÃĨn alla tester. Klicka pÃĨ bilden fÃķr att se den i hÃķgre upplÃķsning

Forskarnas attackmetod visade sig vara mest effektiv nÃĪr den riktades mot finjusterade modeller, sÃĪrskilt de som trÃĪnats pÃĨ en specifik uppsÃĪttning bilder, sÃĨsom en persons ansikte. Men medan attacken kan avgÃķra om en dataset anvÃĪndes, har den svÃĨrt att identifiera enskilda bilder inom den dataseten.

I praktiska termer ÃĪr det sistnÃĪmnda inte nÃķdvÃĪndigtvis ett hinder fÃķr att anvÃĪnda en metod som denna forensiskt; medan det finns relativt liten vÃĪrde i att faststÃĪlla att en kÃĪnd dataset som ImageNet anvÃĪndes i en modell, tenderar en angripare mot en privat person (inte en kÃĪndis) att ha mycket mindre val av kÃĪlldata och behÃķver fullt utnyttja tillgÃĪngliga datagrupper som sociala mediealbum och andra online-samlingar. Dessa skapar i princip en “hash” som kan avslÃķjas av de metoder som beskrivs.

Artikeln pÃĨpekar att ett annat sÃĪtt att fÃķrbÃĪttra noggrannheten ÃĪr att anvÃĪnda AI-genererade bilder som “icke-medlemmar”, snarare ÃĪn att enbart fÃķrlita sig pÃĨ riktiga bilder. Detta fÃķrhindrar konstgjorda hÃķga framgÃĨngsgrader som annars kan vilseleda resultaten.

En ytterligare faktor som pÃĨverkar upptÃĪckt avsevÃĪrt, noterar fÃķrfattarna, ÃĪr vattenmÃĪrkning. NÃĪr trÃĪningsbilder innehÃĨller synliga vattenmÃĪrken, blir attacken mycket effektiv, medan dolda vattenmÃĪrken erbjuder liten eller ingen fÃķrdel.

Den hÃķgra figuren visar det faktiska 'dolda' vattenmÃĪrket som anvÃĪndes i testerna.

Den hÃķgra figuren visar det faktiska ‘dolda’ vattenmÃĪrket som anvÃĪndes i testerna.

Slutligen spelar nivÃĨn av vÃĪgledning i text-till-bild-generering ocksÃĨ en roll, med den ideala balansen funnen vid en vÃĪgledningsskala pÃĨ cirka 8. Även nÃĪr ingen direkt prompt anvÃĪnds, tenderar en finjusterad modell fortfarande att producera utdata som liknar dess trÃĪningsdata, vilket fÃķrstÃĪrker attackens effektivitet.

Slutsats

Det ÃĪr synd att denna intressanta artikel har skrivits pÃĨ ett sÃĨdant sÃĪtt att den ÃĪr svÃĨr att nÃĨ, eftersom den borde vara av intresse fÃķr bÃĨde integritetsfÃķresprÃĨkare och informella AI-forskare.

Även om medlemskapsinferensattacker kan visa sig vara ett intressant och fruktbart forensiskt verktyg, ÃĪr det kanske viktigare fÃķr denna forskningsstrÃĪng att utveckla tillÃĪmpliga breda principer, fÃķr att fÃķrhindra att den hamnar i samma “whack-a-mole”-spel som har intrÃĪffat fÃķr deepfake-identifiering i allmÃĪnhet, nÃĪr utgÃĨvan av en nyare modell negativt pÃĨverkar identifiering och liknande forensiska system. Sedan det finns viss bevisning fÃķr en hÃķgre nivÃĨ av vÃĪgledande princip som rengjorts i denna nya forskning, kan vi hoppas pÃĨ att se mer arbete i denna riktning.

Publicerad fÃķrsta gÃĨngen fredag, 21 februari 2025

FÃķrfattare pÃĨ maskinlÃĪrande, domÃĪnspecialist inom mÃĪnsklig bildsyntes. Fd chef fÃķr forskningsinnehÃĨll pÃĨ Metaphysic.ai, till dess upplÃķsning i DNEG:s Brahma.ai.
Portfolio site: martinanderson.ai
Kontakt: [email protected]