人工智能缺陷與誤覺(jué):讓機(jī)器產(chǎn)生幻覺(jué)的「怪異事件」

簡(jiǎn)評(píng):如果人工智能犯了錯(cuò)怎么辦嫁盲?

乘客看到了停車(chē)標(biāo)志闹蒜,突然感到一陣恐慌野哭,因?yàn)樗畛说淖詣?dòng)駕駛汽車(chē)反而開(kāi)始加速双吆。

當(dāng)他看到前面的鐵軌上一列火車(chē)向他們疾馳而來(lái)時(shí)眨唬,他張開(kāi)嘴對(duì)前面的司機(jī)大聲喊叫,但他突然意識(shí)到汽車(chē)前坐并沒(méi)有司機(jī)伊诵。列車(chē)高速撞上來(lái),壓碎了這輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)回官,乘客當(dāng)場(chǎng)死亡曹宴。

這個(gè)場(chǎng)景是虛構(gòu)的,但是凸顯了當(dāng)前人工智能中一個(gè)非常真實(shí)的缺陷歉提。

在過(guò)去的幾年里笛坦,已經(jīng)有越來(lái)越多的例子表明 —— 機(jī)器可以被誤導(dǎo),看見(jiàn)或聽(tīng)見(jiàn)根本不存在的東西苔巨。如果出現(xiàn)「噪音」會(huì)干擾到人工智能的識(shí)別系統(tǒng)版扩,就可能產(chǎn)生誤覺(jué)。比如上面的場(chǎng)景侄泽,盡管停車(chē)標(biāo)志在人眼中清晰可見(jiàn)礁芦,但機(jī)器卻未能識(shí)別出來(lái)。

「停止」標(biāo)志上一些簡(jiǎn)單的貼紙就足以使機(jī)器視覺(jué)算法看不見(jiàn)這個(gè)告示悼尾,而在人類(lèi)的眼中依然顯而易見(jiàn)

計(jì)算機(jī)科學(xué)家稱(chēng)之為「對(duì)抗性例子」(adversarial examples)柿扣。

MIT 的計(jì)算機(jī)科學(xué)家阿塔利(Anish Athalye)表示:

我們可以把這些東西看作是人工智能網(wǎng)絡(luò)會(huì)以某種方式處理的輸入信息,但機(jī)器在看到這些輸入信息后會(huì)做出一些意想不到的反應(yīng)闺魏。

▎看物體

到目前為止未状,人們主要關(guān)注的是視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)。

阿塔利已經(jīng)證明析桥,將一張貓的圖像稍加改動(dòng)司草,人眼看來(lái)仍是一只標(biāo)準(zhǔn)的貓,卻被所謂的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤解為是鱷梨醬泡仗。

最近埋虹,阿塔利把注意力轉(zhuǎn)向了實(shí)際物體。發(fā)現(xiàn)只要稍微調(diào)整一下它們的紋理和顏色娩怎,就可以騙過(guò)人工智能吨岭,把這些物體認(rèn)作別的東西。

在一個(gè)案例中峦树,棒球被誤認(rèn)為是一杯濃縮咖啡辣辫,而在另一個(gè)案例中旦事,3D 打印的海龜被誤認(rèn)為是步槍。他們還制造了約 200 個(gè) 3D 打印物體急灭,這些物體以類(lèi)似的方式欺騙了電腦姐浮。

阿塔利表示:

起初,這只是一種好奇葬馋,然而卖鲤,隨著這些智能系統(tǒng)越來(lái)越多地部署在現(xiàn)實(shí)世界中,人們正將其視為一個(gè)潛在的安全問(wèn)題畴嘶。

以目前正在進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)的無(wú)人駕駛汽車(chē)為例:這些汽車(chē)通常依靠復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航蛋逾,并告訴它們?cè)撟鍪裁础?/p>

但在去年,研究人員證明窗悯,僅僅只在路標(biāo)上粘一兩張小貼紙区匣,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可能受騙,將道路上的「停車(chē)」標(biāo)志誤認(rèn)為限速標(biāo)志蒋院。

盡管對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)算法亏钩,讓海龜看起來(lái)像步槍似乎是無(wú)害的,但研究人員擔(dān)心欺旧,隨著人工智能在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用姑丑,可能會(huì)帶來(lái)一些危險(xiǎn)后果。

▎聽(tīng)聲音

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不是唯一使用的機(jī)器學(xué)習(xí)框架辞友,但其他的人工智能框架似乎也容易遭受這些怪異事件的影響栅哀,并且不限于視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)。

谷歌大腦(Google Brain)正在研發(fā)智能機(jī)器称龙。谷歌大腦的研究科學(xué)家卡里尼(Nicholas Carlini)說(shuō)昌屉,

在我見(jiàn)過(guò)的每一個(gè)領(lǐng)域,從圖像分類(lèi)到自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別茵瀑,再到翻譯间驮,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都可能受到攻擊,導(dǎo)致輸入信號(hào)被錯(cuò)誤分類(lèi)马昨。

卡里尼作了展示竞帽,加上一些摩擦的背景噪音后,「沒(méi)有數(shù)據(jù)集的文章是無(wú)用的」這句話的讀音鸿捧,機(jī)器會(huì)誤譯為「好屹篓,谷歌要瀏覽 http://evil.com」。在另一個(gè)例子中匙奴,巴赫的第一號(hào)無(wú)伴奏大提琴組曲(Cello Suit 1)中的一段音樂(lè)節(jié)選被記錄為「語(yǔ)言可以嵌入音樂(lè)」堆巧。

在卡里尼看來(lái),這些對(duì)抗性的例子「最終證明,哪怕在非常簡(jiǎn)單的任務(wù)上谍肤,機(jī)器學(xué)習(xí)也沒(méi)有達(dá)到人類(lèi)的能力」啦租。

對(duì)我們的耳朵來(lái)說(shuō),一段古典音樂(lè)聽(tīng)起來(lái)就是樂(lè)器的交響樂(lè)荒揣,但這段音樂(lè)若稍作修改篷角,人工智能可能會(huì)理解為是一個(gè)語(yǔ)音指令。

▎內(nèi)在原理

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是大致模仿大腦(即生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))處理視覺(jué)信息的功能并從中學(xué)習(xí)方法系任。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作原理大致是恳蹲,獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)多層人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行信息處理,在接受到成百上千個(gè)相同物體的樣本(通常由人類(lèi)標(biāo)記)的訓(xùn)練之后俩滥,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始建立此物體的視覺(jué)識(shí)別模式嘉蕾,從而能夠在其后認(rèn)得出正在觀看的東西是這種物體。

其中最復(fù)雜的系統(tǒng)采用「深度學(xué)習(xí)」霜旧,這意味著需要擁有更多的信息處理層错忱。

稍微改變物體的紋理,研究人員能夠讓一個(gè)3D打印的棒球看起來(lái)像一杯濃縮咖啡颁糟。

然而航背,盡管計(jì)算機(jī)科學(xué)家了解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何工作喉悴,但他們并不一定知道在處理大數(shù)據(jù)時(shí)的具體細(xì)節(jié)棱貌。

我們目前對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理解還不夠。比如說(shuō)箕肃,無(wú)法準(zhǔn)確解釋為什么會(huì)存在對(duì)抗性例子婚脱,也不知道如何解決這個(gè)問(wèn)題。

部分問(wèn)題可能與現(xiàn)有技術(shù)被設(shè)計(jì)用來(lái)解決的任務(wù)的性質(zhì)有關(guān)勺像,例如區(qū)分貓和狗的圖像障贸。為了做到這一點(diǎn),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將處理大量貓和狗的模樣信息吟宦,直到有足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)區(qū)分兩者篮洁。

一個(gè)真正強(qiáng)大的圖像分類(lèi)器會(huì)復(fù)制「相似性」對(duì)人類(lèi)的作用,因而可以認(rèn)出一個(gè)孩子涂鴉的貓和一張貓的照片以及一只現(xiàn)實(shí)生活中移動(dòng)的貓代表的是同一樣?xùn)|西殃姓。盡管深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)令人印象深刻袁波,但在對(duì)物體進(jìn)行分類(lèi)、感知周遭環(huán)境或處理突發(fā)事件方面蜗侈,仍無(wú)法與人腦匹敵篷牌。

如果我們想要開(kāi)發(fā)出能夠在現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)揮作用的真正智能機(jī)器,或許我們應(yīng)該回到人腦上來(lái)踏幻,更好地理解人腦是如何解決這些問(wèn)題的枷颊。

捆綁問(wèn)題(Binding problem)

雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是受到人類(lèi)視覺(jué)皮層的啟發(fā),但越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到這種相似性只是表面現(xiàn)象。一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別在于夭苗,除了識(shí)別物體邊緣的線條或物體本身等視覺(jué)特征外信卡,我們的大腦還對(duì)這些特征之間的關(guān)系進(jìn)行編碼。因此听诸,物體的邊緣就構(gòu)成了這個(gè)物體的一部分坐求。這使我們能夠?qū)ξ覀兯吹降哪J劫x予意義。

當(dāng)你或我看著一只貓時(shí)晌梨,我們看到了構(gòu)成貓的所有特征桥嗤,以及它們之間的相互關(guān)系,這種相互「捆綁的」信息是我們理解世界的能力和我們的一般智力的基礎(chǔ)仔蝌。

這個(gè)起關(guān)鍵作用的捆綁信息在當(dāng)代的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中是缺失的泛领。

對(duì)于更具體的行為模式,科學(xué)家仍在探索敛惊。我們清楚的是 —— 大腦的工作方式與我們現(xiàn)有的機(jī)器深度學(xué)習(xí)模式非常不同渊鞋,因此,最終可能會(huì)走上一條完全不同的路才能成功瞧挤。很難說(shuō)可行性有多大锡宋,以及取得成功需要多長(zhǎng)時(shí)間。

與此同時(shí)特恬,對(duì)于越來(lái)越多人工智能驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人执俩、汽車(chē)和程序,我們可能需要避免對(duì)其過(guò)于信任癌刽。因?yàn)槟阌肋h(yuǎn)不知道人工智能是不是正在產(chǎn)生被誤導(dǎo)的視覺(jué)役首。


原文鏈接:The ‘weird events’ that make machines hallucinate
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