當AI防禦遇上AI攻擊,「以子之矛,攻子之盾」正在資安界上演
當AI防禦遇上AI攻擊,「以子之矛,攻子之盾」正在資安界上演
2018.10.31 | IBM

科技可以為善可以作惡,人工智慧(AI)也是,端看人類如何使用它,而在資安世界裡,這場防禦端和攻擊端的AI攻防前哨戰已經開打。

最新AI攻擊手法,插入噪音就能破壞語音辨識系統

IBM Security CTO兼VP Koos Lodewijkx分享,目前至少有三種與AI相關的資安攻擊手段。

第一種是利用AI提高攻擊效率。例如,現在駭客可以透過機器學習,分析社群媒體上的訊息、朋友圈等等,依照這些個人化資訊發起針對性攻擊,提高釣魚攻擊成功率。此外,現在網路上也出現透過機器學習、可以自動辨識圖像的免費軟體XEvil,讓駭客可破解用來防堵自動化攻擊的驗證碼CAPTCHA機制。

第二種則是駭客攻擊AI系統,例如以一種改變系統的方法進行攻擊,簡單來說就是污染AI系統,或是找到AI系統弱點、繞過防禦以進行攻擊。

Lodewijkx舉例,微軟在2016年推出聊天機器人Tay,透過機器學習技術讓他它可在每次的對話中改善回話,但上線24小時後就被「玩壞」,說出種族歧視的言論。不只是聊天機器人,Lodewijkx表示,現在的技術也能做到入侵語音辨識系統,只要在聲音中插入噪音,就能徹底改變翻譯結果,讓機器說出特定語句。

雖然這些看似無傷大雅,但Lodewijkx提醒,AI已經被企業大量用於商業營運中,一旦被駭客知道模型如何訓練和運作,就能藉由破壞訓練模型的數據來操控模型。例如,銀行把AI導入借貸決策系統,藉由分析申請人的收入、年齡、居住地、信用分數等,決定是否該批准借貸,一旦找到方法繞過偵測,就算有很差的信用分數仍可成功貸款。

「我們在產業所使用的機器學習,其中很多的模型仍非常脆弱,」Lodewijkx說,「如果你可以操控訓練模型的數據、輸入值,你就可玩弄這個模型。」

最後一種攻擊手段,駭客著點的不是模型本身,而是用來訓練AI模型背後的數據。Lodewijkx表示,駭客已經可以竊取訓練AI模型背後的數據,以圖像辨識系統為例,正常情況是,給出圖片後,系統可以辨識出人名,而在破解系統後,駭客只要擁有姓名,就能逆向重建出圖片。

AI從三層面防禦駭客攻擊

不只是攻擊端,AI之於資安防禦,也是不可獲缺的角色,像是IBM旗下資安產品幾乎已全面導入AI。

為什麼要用AI防禦?Lodewijkx指出,現在的資料量龐大,來自網路、電腦系統、資料庫等等,隨之而來的是資料、威脅、環境都變得更複雜;在此情況下,卻面臨資安技術人力短缺,IBM調查指出,到2022年,資安領域會有180萬份的資安人力短缺。這也是為什麼需要在資安工具中導入AI,而AI也能提高偵測和反應的速度,降低損失。

Lodewijkx指出,目前最常見的AI資安應用是「預測分析」(predictive analytics),也就是藉由機器學習分析大量數據,從中找出異常。「市場上幾乎每個人都說有將AI導入資安中,就是這個分類。」他說。

Koos Lodewijkx_IBM Security CTO &VP_2018_10_09_蔡仁譯
儘管AI已經被大量用在資安防禦,但IBM Security CTO 兼VP Koos Lodewijkx認為,現階段AI仍須和人類合作,因為AI可以做很多例行工作,但仍無法做到需要創造、調查類的工作。
圖/ 蔡仁譯攝

例如,監控網路流量或使用者行為,找出不尋常的地方,或是觀察人類如何和電腦或手機互動,進而分辨出是真正的人類、還是假裝成人類的惡意軟體。此外,也能找出「假陽性」的威脅警報,降低誤報率。

第二類則是智能強化(Intelligence consolidations),也就是把資安研究工作交給AI。Lodewijkx解釋,IBM教旗下人工智慧Wastson讀懂資安相關的新聞、研究報告、Twitter訊息等等,進而建立知識圖譜(knowledge graph),並找出每個知識間的關聯性。訓練完成後,當他們告訴Watson一個IP位址、網址或檔案,Watson就可以回報該檔案的相關訊息,如和哪種病毒有關、常被哪些駭客組織使用、鎖定哪些產業等等,讓分析師不用再自己去讀大量資料。

第三種則是智能回應(intelligence response),目標在於提高一定時間內的分析效率。Lodewijkx指出,以資安營運中心為例,分析師有58%的時間都是花在重複性工作上。舉例來說,當資安監測系統發出警示,分析師必須比對不同的應用程式、資料庫和系統,確認該警示是否為真,而正因為這些步驟是固定的,很適合自動化。

AI不是資安防禦的完美解方

儘管現在AI已經被大量用於資安產品,但Lodewijkx認為AI並不能解決所有資安問題,「我們距離那時還很遠。 」

Lodewijkx解釋,現階段AI只能針對特定任務,使用場景仍非常狹隘,雖然可以強化防禦,但仍需要和其他防禦方式相輔相成,如更新補丁、保護憑證、防火牆等等。

更重要的是,AI仍需要和人類合作。「我們還沒有進入AI比人類聰明的時代,」Lodewijkx解釋,機器學習模型最擅長的地方是,做人類訓練他們做的事情,這也是為什麼AI可以做很多例行工作,但仍無法做到需要創造、調查類的工作。反過來講,這也意味著AI攻擊也只能做好一件事,當被訓練的攻擊手段不行,AI也無法像人類一樣自己想出別種攻擊方法。

「這其實有點像軍備競賽(arm race),」Lodewijkx說,現在駭客學習AI、取得演算法、雲端計算能力等成本都越來越低,這也讓防禦端的偵測和回應速度必須更快及精準。而這場AI資安攻防的前哨戰,才剛開打。

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青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場
青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場

許多年輕人懷抱熱忱,期盼透過行動讓社會變得更好,卻在起步時感到茫然,不知道該從何著手,也難以確認自己的想法是否回應真實需求。為了接住這份想要改變社會的熱情,「2026 Impact Star 青年影響力啟動賽」為青年搭起一個動手實作的舞台。

Impact Star 由新北市政府青年局主辦、社企流共同推動,邀請 5 個社會創新組織提出第一線問題,並安排專業導師陪伴 10 組青年團隊展開兩個月的實作,從訪談、理解需求開始,把點子一步步做成能進入現場測試的方案。

新北市政府青年局
圖說:新北市青年局 邱兆梅 局長分享「Impact Star 青年影響力啟動賽」的辦理初衷
圖/ 新北市政府青年局

把科學教材放進 LINE,協助老師更快完成備課

「LIS 情境科學教材」長期製作國中小科學影片與教學資源,這次競賽以「跨科教學減壓」為題,希望青年找出方法,協助非自然科背景的老師更容易使用這些教材準備科學課程。

本次獲獎團隊「EDU」成員劉子瑤、梁秭萁訪談一名剛進入教育現場的老師後,發現對方同時教授近 9 個科目,還要兼顧行政工作與班級經營,備課時間格外珍貴。因此決定把解決方案聚焦在備課流程最佳化,協助教師更快找到適合的教材。

「EDU」 決定利用教師們最熟悉的 LINE 官方帳號,整合 LIS 影片、投影片與教案,再把教材內容製作成視覺化備課卡。使用者只要透過手機,就能簡單掌握教學重點、課程流程及所需材料,直接放進既有的備課流程。

透過吸收教師的回饋,「EDU」 在競賽過程中持續調整,讓操作方式更貼近實際使用情境。最終作品在 3 名教師參與的初步測試中,於系統易用性方面獲得 82.5 分,反映受測教師對操作體驗的正面評價。

新北市政府青年局
圖說:劉子瑤、梁秭萁分享,未來也期待相同架構能延伸至其他科目,讓更多教學資源被帶進課堂。
圖/ 新北市政府青年局

把教育平權做成手機遊戲,讓青年找到參與方式

「TFT 為台灣而教」長期關注教育不平等,這次活動希望促進青年思考,如何讓高中生與大學生理解教育平權,並找到適合自己的參與方式。本次獲獎團隊「星築美少女」因此決定製作手機沉浸式遊戲《鐘響以前》,並將這些因素融入故事中。遊戲以一場為期 3 天的營隊為背景,玩家能在 15 至 30 分鐘內探索場景、與角色對話並蒐集線索。

遊玩過程中,玩家會發現一名叫做阿龍的孩子沒有出現在正式名單上;而阿龍未能參加營隊,背後牽涉交通、家庭照顧責任與行政程序等因素。玩家必須在有限的人力、時間與預算中作出選擇,透過安排阿龍的行程,切身理解教育不平等如何出現在孩子的日常生活中。

遊戲結束後,系統會依照過程中的選擇提供「行動者分類」,協助玩家了解自己適合投入陪伴、資訊整理或跨域解題,並附上 TFT 相關計畫與參與連結。在 67 名完成前後測的玩家中,認為自身專業難以對教育平權發揮作用的比例,由約 4 成降至約 2 成,顯示更多玩家在體驗後,看見參與教育平權的可能。

新北市政府青年局
圖說:星築美少女成員分享,自己曾在教育社會學課程中接觸相關議題,理解家庭、交通與經濟條件都可能影響一名孩子的求學歷程。
圖/ 新北市政府青年局

減塑求籤機走進飲料店,環保成為日常選擇

「海湧工作室」長期投入環境教育與廢棄物源頭減量,這次競賽希望讓民眾理解海洋廢棄物治理,並在日常生活中實際參與減塑。本次獲獎團隊「塑 per NOVA」從淨灘資料中注意到塑膠吸管造成的海洋廢棄物問題,也觀察到消費者即使知道減塑的重要,仍習慣於購買飲料時拿取塑膠吸管。

「塑 per NOVA」成員王姸儒、郭書睿,因此把實作場域選在手搖飲店,設計「減塑求籤機」。裝置設在消費者購買飲料的動線上,當消費者準備拿取吸管時,即提供可替代選項,讓減塑融入消費流程。

顧客投入 1 元後,可取得一支可自然分解的蒲草吸管,透過掃描 QR Code,可抽取線上環保籤詩。此求籤的趣味設計有效提升消費者嘗試意願,透過線上籤詩更進一步提供日常減塑方法介紹。

「塑 per NOVA」在 3 間飲料店測試兩週,累積約 150 次蒲草吸管取用。這段經驗讓他們直接觀察顧客如何操作裝置,也了解方案能否融入店家的營運流程,為後續拓展更多場域累積經驗。

新北市政府青年局
圖說:成員王姸儒、郭書睿設計「減塑求籤機」,讓減塑融入原本的消費過程。
圖/ 新北市政府青年局

前進新加坡,青年行動的下一步

獲得首獎的 3 組團隊,預計於 9 月底前往新加坡和南洋理工大學,與當地社會創新組織交流。團隊將延續這次實作累積的經驗,觀察新加坡如何回應相近議題,再思考哪些做法適合帶回台灣。

「EDU」希望了解新加坡如何支持非本科教師授課,以及當地社創組織有哪些能夠立即實踐的做法;「星築美少女」則將觀察教育政策的實際運作,及新加坡如何理解與推動教育平權。「塑 per NOVA」關注當地如何讓環保意識融入民眾生活,並希望從永續措施中找到減塑求籤機後續發展的方向。

頒獎典禮上,「星築美少女」成員王品然坦言:「一開始覺得社會影響力很遙遠,自己做不了什麼東西。」但參加完比賽後發現,踏出第一步就可能帶來改變,她說:「其實做一小步,你就可以改變一些東西。」

從起步時不知道該從何著手,到把方案帶進真實場域,3 組團隊在兩個月的實作中找到答案:青年不必等到有完整的解法才開始,只要先走近一個真實需求,並根據回饋持續調整,對社會的關心就能逐漸成為具體行動。

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