人脸识别、智慧安防、医疗影像…借机器一双“慧眼”,生活怎样改变?

2018-01-26 18:09:10解放日报
摘要:到了那时,机器人拥有的将是真正的“慧眼”。就拿智慧照明来说,当你坐在沙发上喝着咖啡休憩,机器人就知道让屋里的灯光调暗柔和;当你拿着一本书坐到书桌前,它便知道你要阅读,最适宜阅读的亮光将为你点亮……

让机器像人一样“聪明”的第一步是什么?就是要赋予机器像人一样感知外部世界的能力。看,是人与生俱来的能力。人类获取的外界信息中,超过80%的部分是通过视觉获取的。正因如此,计算机视觉也成为人工智能的重要基础。我们也将计算机视觉作为“人工智能观察系列”的第一篇

人脸识别真的安全可信吗?人工智能怎样帮助警察破案?一名偏远地区乡村卫生所的医生是否能借助人工智能达到三甲医院专家的诊断水准?……探明这些问题,我们试图解答:若计算机拥有一双“慧眼”,我们的生活将发生怎样的改变?


人脸识别
真的“越智能越脆弱”吗


普遍的共识是,在2014年左右,计算机人脸识别的能力就已经超越了人类

在日前结束的GeekPwn2017国际安全极客大会上,上演了这样一幕:在一台人脸识别门禁系统前,一位评委将自己的人脸照片录入系统作为“钥匙”,只有这张脸才能打开门禁。面对这道难题,“白帽黑客”们现场上演“谍中谍”。一位毕业于浙江大学计算机专业的“90后”女选手“tyy”,通过WiFi进入了门禁系统,直接获取了后台的控制权限,将设备中储存的评委人脸照片换成了自己的人脸照片,顺利解锁,通过门禁。整个过程用时2分半钟……

看起来“高大上”又方便的人脸识别技术,真的安全吗?智能程度越高的产品,安全性会不会越脆弱?继“iPhone X人脸解锁被一张面具破解”、“3D打印照片10秒钟解锁手机”等新闻后,国际安全极客大会上发生的这一幕,似乎再一次印证了人们的担忧。

然而,事实真是如此吗?

“目前所谓的人脸识别破解手段大多是利用了计算机系统的漏洞,而非人脸识别生物特征提取或识别技术上的漏洞。”复旦大学信息科学与工程学院图像与智能实验室高级讲师吴晓峰告诉记者,“黑客”是把后台的人脸照片换成自己的照片才解锁的,就好比一个小偷要进门偷东西,他绕开了人脸识别这把“门锁”,直接从窗户爬进来了。

简单回顾一下人脸识别技术的发展,或许能够把问题看得更加明白。

由于人的面部会因表情和妆容、眼镜、胡子等遮挡物而产生“形变”,所以要让机器做到人脸识别并不容易。无论是最初基于知识的符号表示法(将人脸用空间几何模型表示)还是后来的局部特征法(分析五官特征和空间分布),都因拍摄条件和环境变化而导致错误率很高。直到神经网络引入,才大大改善了这种状况。这种方法模拟了人脑的视觉通路结构,基于外观特征提取和机器学习,将环境变化也囊括其中,因此容错率强大,人脸识别迎来超速发展。

    

普遍的共识是,在2014年左右,计算机人脸识别的能力就已经超越了人类。简单来说,人类对人脸的识别率最高仅为数千分之一,也就是说假如你认识几千个人,看到一张人脸能快速识别出他是谁;而目前计算机的人脸识别率已经达到了十亿分之一,比2016年提高了100倍,比2015年提高了数万倍……

然而,同样是基于人工智能的人脸识别技术,应用场景的不同决定了技术水平的高低。比如人脸识别解锁手机和人脸识别银行取款,对于人脸识别技术水平和整个计算机系统安全性的要求显然是不能相提并论的。另外,从专业安全的角度讲,人脸、虹膜、指纹这样的外露式信息只能提供便利性,而不能单独作为安全措施的一环。比如“刷脸取款”,“刷脸”代替的仅仅是携带和插入银行卡的步骤,后续的密码输入、手机验证一样要完成;而柜台的人脸识别也只是在大额转账、异地取款、绑卡换卡等高风险场景下,增加了一个额外的验证手段。

“没有绝对安全的技术,最高的安全存在于我们每个人的心中。人的防范高于任何技术上的防范,每个公民都应该为保护自己的隐私尽到责任。”吴晓峰强调。


判若两人
却被“一眼”揪出


他们建立了国内最大的人像数据库,然后通过先进的人脸识别技术,将数据库中的人像照片与犯罪嫌疑人的人像进行对比,抓捕在逃通缉犯

作为计算机视觉目前应用最广的一项技术,人脸识别不仅仅只在商用和民用领域落地,在安防领域,它正发挥着越来越重要的作用。可以说,在你不自知时,计算机的“眼睛”正时时护卫着你的安全。

人到中年的吴某怎么也不会想到,这些年自己带着老婆孩子辗转各地,不断变换身份“洗白”自己,好不容易来到千里之外的昆明,改头换面成了旅游公司老板,本以为逃过了警察的追捕,却逃不过计算机的“火眼金睛”。

2001年,上海市长宁区发生一起命案,有重大作案嫌疑的吴某及周某于案发后潜逃。这一逃,就是16年。

犯罪嫌疑人潜逃16年,为何会在近期落网呢?这要归功于人像比对系统的运用。


16年前通缉令上吴某的照片


吴某改换身份后,身份系统里的照片

这套“神秘”的人像比对系统,由总部位于上海的人工智能企业依图科技与公安部合作开发。首先,他们建立了国内最大的人像数据库,然后通过先进的人脸识别技术,将数据库中的人像照片与犯罪嫌疑人的人像进行对比,抓捕在逃通缉犯。 

办案民警将吴某的照片导入系统,短短几秒,便跳出了40多张相似度在90%以上的照片。于是,侦查员们花了两个星期,对这些可疑人员逐一进行筛查,最终将目标锁定在吴某身上,并将其成功抓获。

“说实话,如果不是机器告诉我,我真不相信这是同一个人。”面对媒体采访,当年经办此案的上海市公安局刑侦总队五支队支队长施宇翔感叹道。一边是通缉令照片里一头卷发的青年男子,一边是现实生活中短发、微胖、戴着眼镜、留着小胡子的中年男人,经过十多年,犯罪嫌疑人的体貌特征已经发生了很大改变。然而,就是这样的“判若两人”,却被人像比对系统“一眼”认出。

除了在大案要案和陈年旧案的破获中“大显身手”,人脸识别也被日渐广泛地运用到日常的城市安全维护当中。

据依图科技业务发展副总裁罗忆介绍,目前,这套人像比对系统已经在一些对安防要求较高、人流较大的公共场所落地试点。技术人员将人脸识别系统与现有的监控系统相连,一旦检测出监控画面中的人像与犯罪库中的人像相似,系统就会自动报警。 

“以前,警察随机抽查100个人的身份证,也不见得能抓到一个记录在案的犯罪分子。用了这套系统以后,警察每出警3次就能抓到一个坏人。”罗忆告诉记者。

 

就社会发展的普遍规律来看,破案成本下降,破案率就会提高,犯案数就会减少,一旦产生一个拐点,整个城市的治安就会上一个新的台阶。而人工智能带来的,恰恰就是破案成本的降低和社会资源的节约,其背后的社会效益和经济效益都是巨大的。

虽然多数人不曾留意,但不得不承认,人工智能已经在保护你的安全了。


辅助诊断
24小时不下班的助手


通过人工读片判断有无病灶需要花费3分钟到5分钟,而“腾讯觅影”只需4秒就能初步判定片子中的异常情况和肿瘤良恶性

除了能“办案”,人脸识别还能像医生一样帮人“看”病。

两年前,或许你会觉得这是天方夜谭。然而,就在2017年,数家人工智能企业纷纷布局进入医疗行业。2个月前,国家级人工智能四大平台公布,其中就有“依托腾讯建立医疗影像国家新一代人工智能开放创新平台”。这些信号或许透露出一个共同的大势:计算机视觉技术发展到今天,已经具备了“辅助诊断”角色的能力。

在深圳市南山区人民医院消化内科,程春生医生正在给患者做内镜检查。即便他已经加快了检查速度,走廊里等候检查的乌泱泱的人头却越聚越多……这就是程春生工作的日常,每天他都要从超过1000张内镜检查图片中发现食管癌的早期病灶。

和其他癌症一样,食管癌的发现越早越好,而医生的经验在早期食管癌诊断中起了很大作用。如果医生对食管癌的筛查经验不那么丰富,再加上问诊量大,就可能会出现漏诊的现象。而让程春生没有想到的是,平时只在报纸、电视上看过的“人工智能”,却意外成了自己最好的“帮手”。

2017年8月,他所在的医院引入了腾讯研发的人工智能辅助诊断系统“腾讯觅影”。通过这个系统,每一份内镜报告中都会多出一项“AI诊断”,而这份AI诊断是计算机系统在“深度学习”后自动生成的。

首先,研发团队对数十万张内镜检查的医疗影像进行分类,然后采用双盲随机的方法,由不同级别的医生进行循环评分标注,确定每张片子代表的究竟是有病灶或没病灶、肿瘤是良性还是恶性。再交由腾讯进行图像处理和增强,最后让计算机“学习”。当计算机“学习”了数十万的病例,便基本拥有了“读”片能力。

原来,医生通过人工读片判断有无病灶需要花费3分钟到5分钟,而“腾讯觅影”只需4秒就能初步判定片子中的异常情况和肿瘤良恶性。在他诊断的同时,“AI诊断”扮演“提醒者”的角色,提醒他需要着重关注的部位。

“我们做了5000个病例,就已经发现5例早癌病例,这远远高出了全国平均的诊断水平。”程春生说。


经过“腾讯觅影”分析的食管癌内镜影像

目前,类似的“辅助诊断”系统不仅用在食管癌的早筛领域,肺癌、宫颈癌、乳腺癌、糖尿病视网膜病变等疾病的筛查也均有落地。

这样一来,不但诊疗的效率大大提高,还能够减少漏诊或误诊的概率。更重要的是,在医疗资源分布不均的中国,人工智能的介入能够让偏远地区的患者享受同样优质的医疗服务。可以想象,随着技术的不断完善和普及,将来即使是一个偏远地区的乡村医生,有了这个“24小时不下班的助手”,也可能获得跟资深医学专家相似的诊断效果。


未来是片汪洋大海
现在还只在小溪浅滩


比这些变化更重要的是,计算机视觉的发展将进一步推动机器人走入寻常百姓家

走进总部位于上海金虹桥国际中心的依图科技,立刻就能感受到这家企业的与众不同:员工不带门卡,只要走到闸机口“刷脸”,就能通过人脸识别门禁进入办公区;若要找人,无需四处询问,只要走到大屏幕前轻轻点一下要找的人的头像,系统就能根据公共区域的视频监控录像和人脸快速比对,告诉你几点几分他去了哪里,并绘制出他的“行动轨迹图”……

实际上,许多像这样依托于计算机视觉技术、令人耳目一新的人工智能企业,已经在全球各个角落蓬勃生长起来。根据乌镇智库日前发布的《全球人工智能发展报告(2017)》,自2000年以来,全球新增计算机视觉企业802家,中美两国每年新增的计算机视觉企业数量趋于相同,全球融资规模更是达到了22.8亿美元。

去年,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,将人工智能上升到国家战略的高度。人工智能越来越多地渗透到各个行业,与场景的深度结合预示着人工智能应用的蓝海正奔涌而至。

计算机视觉热度不减,让人不禁感慨,随着大量资本的涌入,学术界、工业界持续投入,计算机视觉的技术和应用必将迎来又一轮发展高峰。那么,在可以预见的未来,拥有“慧眼”的机器究竟会为我们的生活带来怎样的改变呢?

未来,基于图像和视频识别的搜索引擎将被广泛运用。当你来到一个陌生的地方,拿出手机对准一栋建筑,计算机将立刻识别并且告诉你这里是哪里。如果这是一家餐厅,后台数据将自动联网“大众点评”,为你推荐美味佳肴;如果这是一家公司或者政府机构,与之相关信息也会一一呈现。

超市的电子秤能分辨出蔬菜的种类,自动称重计价;小区的门禁系统能分辨出进来的人是带着礼物的朋友,还是手持利器的歹徒;通过可穿戴设备,人们能够观察云层变化,预测天气;马路上的摄像头就能够监测车辆的运行情况,调度交通……

然而,比这些变化更重要的是,计算机视觉的发展将进一步推动机器人走入寻常百姓家。

一部风靡全球的《星际穿越》让许多人记住了塔斯(Tars)这个聪明可爱、幽默风趣的智能机器人。要让科幻电影中的场景变为现实,首要的就是要让机器懂得人类社会的生存规则,会看、会听、会说,至关重要。

吴晓峰认为,未来的计算机视觉应该有更高效的学习方法,不仅仅是基于大数据的,而是半监督学习算法或者无监督的强化学习及迁移学习算法。只告诉机器人少量样本,依靠其深度学习和自我学习的能力,让它去大千世界里自己识别。到了那时,机器人将不再依赖大数据和后台庞大的云服务器,能量、体积、储存能力都有限的机器人拥有的将是真正的“慧眼”。

    

就拿智慧照明来说,当你坐在沙发上喝着咖啡休憩,机器人就知道让屋里的灯光调暗柔和;当你拿着一本书坐到书桌前,它便知道你要阅读,最适宜阅读的亮光将为你点亮……

“人工智能的海洋还大着呢,我们现在刚从一条小溪游出来一点点,未来还可以看到一片汪洋大海!”吴晓峰感叹。


对话
林晨曦:上海应向企业开放更多世界级课题



依图科技联合创始人 林晨曦

解放日报·上观新闻:为什么将创业地点选在上海?

林晨曦(依图科技联合创始人):最重要的原因是人才。
    

人工智能创业与传统互联网O2O创业的最大区别在于,它需要极强的科研支持。更高的科学性、严谨性、工程性要求这个行业必须是深刻的、有底蕴的。我们对从业者的学历、学术背景、工作经验的要求很高,如果一家公司没有那么多顶尖的人才,怎么能做人工智能呢?
    

交大毕业后我在北京待了8年,一开始我也去创业咖啡,结果发现所有的人都在“侃大山”,看似有好多人才,大家都忙忙碌碌,好像明天又有100家独角兽企业要从这里起来了,但其实感受更多的是这个圈子的浮躁。而杭州呢?可能因为浙商文化的影响,商业味太浓,也是不适合人工智能创业的。我需要的是一些能够安安静静坐下来做个五年十年的人,就想把技术做好,根本不关心明天商业成不成功,至少不是趋利的。
    

这样的人哪里有?以我的经历来看,闵行有、交大有,张江有,上海有。上海整个城市的风格是务实的,不唱高调,做事情又很细。 
    

解放日报·上观新闻:有人说,二十年前上海错过了互联网发展的黄金期,“BAT”总部没有一家在上海,现在人工智能的“风口”来了,上海再不能错过了。您怎么看?
    

林晨曦:我不同意这种说法。上海有它的特殊性,几乎所有人都认为上海是精致的,就是说它对品质是有要求的,如果商业味太浓,格调就降低了。当然,这有利有弊。但更应该看到,上海是开放的,这是中国连接世界最便利的地方,我们遇到的挑战来自Google和Facebook这样的世界级企业,所以上海应该、也有能力做一些科技的本质性创新,而不只是商业模式上的创新。
    

另外,人工智能一定是与行业深度结合的。上海在长三角甚至整个中国都具有龙头地位,使得它的行业基础性是最强的,这也是上海发展人工智能的一大优势。
   

解放日报·上观新闻:日前,上海市政府正式发布《关于本市推动新一代人工智能发展的实施意见》,组织实施“智能上海(AI@SH)”行动,提出到2020年基本建成国家人工智能发展高地,到2030年总体发展水平进入国际先进行列。
    

您认为,企业在其中应该发挥怎样的作用?希望得到哪些支持?
    

林晨曦:这是非常难得的机遇。上海是“众城之城”、特大城市,同时又是接轨世界的国际化大都市,城市管理的精细程度和遇到的难题可以说是“世界级”的。而对于人工智能,正是这些世界级的课题才能造就世界级的成就,从某种意义上说,这甚至比世界级的人才和世界级的算法还重要。
    

作为企业,我们最需要政府把这些最难的课题开放给我们。比如在城市治理的过程中,医疗资源紧缺是问题吗?交通堵塞是问题吗?这些全是政府的难题吧。如果政府能够下决心把这些课题开放出来,在顶层设计的时候就让企业参与进来,让我们从企业和科学家的视角来发表观点,对企业来讲是世界级课题和巨大商机,对百姓是生活质量的提升。这就是对我们最大的帮助。
    

解放日报·上观新闻:发展中遇到的具体困难呢?
    

林晨曦:最细节的问题就是城市对人才的粘性,简单来讲就是他们的安居问题。虽然上海已经有了一些人才引进的优惠政策,但审批难度较大、流程相对较慢。我们把世界上最优秀的人才招来,甚至让他举家搬过来,但孩子上不了学、老人医保不能报销怎么办?这说起来是员工自己的问题,事实上对企业却很关键,人才留不下来,最后还是会变成企业的问题。
    

另外,我们还特别需要政府帮助我们搭建平台和渠道,与世界沟通。前不久我去伦敦领奖时深有感触,其实别的国家对中国高科技的崛起是十分尊敬的,许多国家对我们、对上海表现出了浓厚的兴趣。而中国的许多人工智能企业已经开始布局全球业务了,现在我们更需要机会,把中国科技的声音传递出去。


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