Appleが記者会見でFaceIDを発表。あなたは顔認識機能を使ってみますか？

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「もし私が諜報員だったら、生体認証機能をオンにすることは絶対にありません。」—リッチ・モグル、セキュリティアナリスト

2017年9月13日北京時間午前1時、Appleの携帯電話発表会である毎年恒例の「Apple Spring Festival Gala」が予定通り開催された。記者会見から数時間後、Appleの新製品であるiPhone 8/8 PlusとiPhone Xに関するあらゆる種類のコメントや苦情がインターネット全体に溢れかえった。

今年のAppleの新携帯電話については、現在、外界ではさまざまな意見があるが、今回のiPhoneの2つの人工知能のセールスポイントであるFaceIDとスマートチップA11は、ユーザーの間でかなりの議論を巻き起こしている。もちろん、Apple のインテリジェント音声アシスタント Siri のアップグレードについては、以前にもレポートしています。興味のある読者は、ここをクリックしてレビューしてください。ここでは詳細には触れません。

大量の直接情報と資料を収集・照合した結果、FaceIDとAppleのスマートチップに関するこれまでで最も包括的な解釈をお届けしました。

FaceIDの仕組み

今年のAppleのiPhone発表イベントはこれまで以上に大規模となり、世界中から大きな注目を集めることに成功した。 Appleがもたらした最後の大きな成果はTouchIDでした。当時、スマートフォン分野での生体認証技術の応用はまだ非常に珍しく、Android陣営が徐々にこのギャップに追いつくまでには長い時間がかかりました。しかし、テクノロジーの世界における他のすべてのものと同様に、この利点は一時的なものです。

今回、Appleは再び新しい生体認証技術をリリースした。これは、iPhoneの開発が数年間遅れた後、Appleが再び使った切り札でもある。この新たな切り札である顔認識技術については、それがどのように機能するかを解明する必要があるのは明らかです。

AppleのiPhone XのFaceIDは4つの独立したコンポーネントで構成されており、それらを隠すために黒い画面が表示されます。

昨年、サムスンは優れたGalaxy Note 7で皆を驚かせました。実際、このスマートフォンは虹彩認識機能を搭載した最初の主流のモバイルデバイスとなりました。しかし、Note 7の爆発事件により、この機能は実際には一般には利用されず、認知されることもありませんでした。今年、韓国のテクノロジー大手はGalaxy S8/S8+で再び虹彩認識機能を導入したが、これまでのところ、市場は虹彩認識機能に大きな反応を示していない。

FaceID 顔認識が機能するには、連携して動作する 4 つの個別のコンポーネントが必要です。 Secure Enclave テクノロジーがセキュリティ保護を提供し、FaceID はユーザーの顔に合計 30,000 個の赤外線ドットを投影します。

4 つのコンポーネントは、ドット プロジェクター (構造化光送信機)、赤外線カメラ (構造化光受信機)、投光照明装置 (環境センサー)、および距離センサーです。

最後に、iPhone X の前面カメラはユーザーの顔に関する 2D データを収集します。ドットプロジェクターは赤外線を生成してサイクルを開始します。赤外線カメラがこの光を捉え、その結果をスマートフォンのプロセッサに送信します。投光器は、色の再現と色温度の効果が周囲の光環境と一致することを保証します。

これらのコンポーネントは短距離でのみ機能するため、距離センサーは離れすぎると警告を発します。これら 4 つのコンポーネントの連携により、顔認識が可能になるだけでなく、もう 1 つの非常に優れた機能も追加されます。ユーザーが電話の画面を見つめているときに、iPhone X は画面をロックしたり、画面の明るさを下げたりしません。さらに、新世代の iPhone ではジェスチャー認識もサポートされます。最後に、Appleは顔認識技術が機械学習技術を使用して認識結果を達成すると発表しました。つまり、ユーザーの顔の変化はすべて自動的に収集され、判断プロセスに更新され、認識システムがいつでもそのような違いに適応できるようになります。当社としても、この技術に関する動向に引き続き注目し、最新情報をいち早くお伝えしてまいります。

FaceID: 顔認識は本当に安全ですか?

FaceID機能のニュースが発表されて間もなく、一部のネットユーザーはFaceIDのセキュリティを揶揄する次のような漫画を描きました。

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Apple は完璧なハードウェアを作り出すために、使いやすさとセキュリティのバランスを見つけるために懸命に取り組んできました。確かに、6 桁のパスコードを使用すると、デバイスがロックされる前に泥棒が正しい組み合わせを試すことはほぼ不可能になりますが、そのたびにユーザーが 1 秒余計に費やす労力も同様に受け入れられません。 TouchID のためにホームボタンを押す必要があることさえ Apple にとっては面倒すぎたため、Apple はさらなるアップグレードとして、新世代の主力製品 iPhone X デバイスで TouchID を FaceID に置き換えることを決定しました。このシステムは、顔認識を使用して携帯電話のロックを解除するかどうかを決定する、まだ実証されていない生体認証セキュリティ技術を使用します。

理論上は、携帯電話を見るだけで、FaceID が所有者を認識し、1 秒以内にロックを解除できるようになります。さらに、FaceID は、さまざまなサードパーティ製アプリケーションや Apple Pay 決済など、他の多くのアプリケーションにも統合されています。

「iPhone Xでは、iPhoneに顔を向けて認識されるまでロックがかかったままになるので、これまでよりもずっと簡単に、自然に、簡単にロックを解除できます」と、Appleの幹部フィル・シラー氏はイベントの基調講演で述べた。「これは、機密情報を厳重に保護しながら、将来的に携帯電話のロックを解除する当社の新しい方法です。」

もしこれが本当なら、Apple のバージョンは、これまでの顔認識セキュリティ ソリューションの欠点を克服できるはずだ。現時点では、FaceID は確かに改善されているように見えますが、デバイスのコンテンツを保護するために顔だけに頼る場合、克服すべき問題がまだ多く残っています。

顔認識のジレンマ

顔認識技術は長い間、成功率が低いことで悪名高い。 2009年にはすでに、セキュリティ研究者らは、印刷された写真を使用して、ほとんどのラップトップの顔認識ログイン システムを欺くことができることを示していました。 2015年までに、人気科学ライターのダン・モレンは、自分自身が瞬きするビデオだけを使ってアリババの顔認識システムを騙していた。

しかし、FaceIDと戦うのはそれほど簡単ではありません。新世代の iPhone は、TrueDepth と呼ばれる赤外線システムを使用して、30,000 個の目に見えない光点をユーザーの顔にグリッド状に投影します。ユーザーが顔の 3D スイッチをマッピングするために頭を回転させると、赤外線カメラがメッシュの歪みをキャプチャします。これは、俳優の表情をキャプチャしてアニメーションやデジタルで強化されたシンボルに変換するために現在使用されている技術に似ています。

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誰にとっても、3D グラフィックスは、元の単純な平面の顔画像認識ソリューションよりも間違いなく強力です。しかし、FaceIDを騙すことは不可能ではない。Cloudflareのセキュリティ研究者、マーク・ロジャース氏は、指紋を偽造してTouchIDを騙そうとした最初の人物の1人だ。ロジャーズ氏は、自分、あるいは他の誰かが遅かれ早かれFaceIDを破れるようになることに何の疑いも持っていないと語った。 FaceID発表イベントでのインタビューで、ロジャーズ氏は、対象の頭部を3Dプリントし、それを携帯電話に見せることでデバイスのロックを解除できると示唆した。 「誰かがコンピューターのメディア再生であなたの顔を再現できたら、大変なことになります」とロジャーズ氏は説明する。「自分の顔の3Dモデルを印刷して、FaceIDのロックを解除できるかどうか試してみたいですね。」

彼の見解には根拠がないわけではない。3D顔認識システムは以前にもブレークスルーを経験している。2年前、ベルリンSR研究所は石膏型を使ってマイクロソフトのHello顔認識システムを騙すことに成功したのだ。このなりすましの手法は、iPhone Xと同じ赤外線深度検知カメラを搭載した複数のブランドのノートパソコンで機能します。研究室は実験に使用された具体的な材料を明らかにしていないが、SRラボの創設者であるカルステン・ノール氏は、使用したモデルは対象の顔の形をシミュレートできるだけでなく、皮膚の光の反射もシミュレートできると指摘した。 「指紋を偽造するよりも間違いなく難しい」とノール氏は語った。

基調講演の中で、Apple の Schiller 氏は、このようななりすましでも FaceID を騙すことはできない、と述べた。同氏はまた、ハリウッドの特殊効果コンサルタントがデザインした精巧なマスクの写真を示し、アップルがFaceIDのテストに使用したと述べた。シラー氏はまた、現時点ではFaceIDの鋭い目を欺くことができるマスクは存在しないと強調した。

しかし、FaceID に関する最大の疑問は未だに解決されていません。実際、結果を公にテストし、システムの安全性を説明できるのは、外部の攻撃者 (ロジャース氏やノール氏など) だけです。たとえば、Apple の顔認識技術では、検出方式に色ベースの画像認識メカニズムが使用される場合があります。つまり、システムを偽装する際には、顔画像を慎重に色付けする必要があります。しかし、ロジャーズ氏は、屋内の照明条件、健康状態、最近の日焼けや屋外活動の有無などの条件によって色が影響を受ける可能性があるため、FaceID は実際には色をまったく検出しない可能性があると考えています。 「色を考慮することは実用的な価値がほとんどなく、非常に不安定になる可能性がある」とロジャーズ氏は語った。

より広い注目

Appleがどのような具体的な技術的解決策を採用するかに関係なく、ユーザーの顔をデジタル保護バリアとして使用するというアイデア自体は物議を醸しています。パスワードとは異なり、顔は簡単に変更できません。誰かが、SR ラボの方法やロジャーズが提案した 3D 印刷のメカニズムのように不正行為をする方法を見つけた場合、その欺瞞機能は有効になります。シラー氏自身も基調講演の中で、双子は FaceID を使用する前に兄弟に秘密を覗かれるリスクを考慮すべきだと認めた。

第二に、誰かが強制的にデバイスのロックを解除しようとする場合（上の漫画に示されているように）、顔を隠すことは困難です。このような状況には、犯罪者、税関職員、法執行機関の警察官などが挙げられます。米国の犯罪容疑者は、携帯電話のパスコード提供を拒否するなど、特定の状況下では憲法修正第5条に基づく自己負罪拒否の保護を主張できる。しかし、このような保護は顔認証のメカニズムには適用されないのは明らかです。 Appleによれば、FaceIDのロックを解除するには画面を直接見る必要があるため、誤って起動される可能性は低いとのことだ。しかし、あなたが携帯電話から目を離さない限り、警察は法廷侮辱罪などの理由を使って行動を起こすでしょう。

これら 2 種類の問題は TouchID にも当てはまります。しかし、これに加えて、FaceID は TouchID が直面したことのない新たな課題をもたらします。それは、私たちの顔画像が公開され、写真の形でソーシャル メディア上に大量に存在することです。それは、デバイスをロックする PIN を額に書いて持ち歩いているようなものです。実際、Instagram や Facebook の写真だけでも、攻撃者が顔認証ログインの仕組みを騙す情報を入手するには十分かもしれません。昨年、ノースカロライナ大学の研究者らは、Facebookの写真だけを使って対象の顔の3D仮想モデルを再構築し、5つの異なる顔認識アプリを55%から85%の成功率で騙すことができることを実証した。

もちろん、これらはどれも FaceID の重要性を消し去るのに十分ではありません。むしろ、十分ではありません。平均的な iPhone ユーザーにとって、FaceID のなりすましの難しさやデバイスへの物理的なアクセスの必要性は、一般的な攻撃からユーザーを保護するのに十分です。 Appleのセキュリティアナリスト、リッチ・モーグル氏は、「FaceIDを欺くために3Dプリントモデルを使用する必要がある場合、このレベルのリスクはほとんどのユーザーにとって許容できる範囲に達しています。デバイス侵入のコストがこれほど高いことを考慮すると、私たちの研究結果はすでにかなり満足のいくものです」と説明した。

言い換えれば、セキュリティに敏感なユーザーは、TouchIDと同じように、この機能をオフにできると彼は付け加えた。 「もし私が諜報員だったら、生体認証機能をオンにすることは決してないだろう」とモグル氏は語った。

そして、この警告は決して白か黒かの二者択一の推奨ではありません。実際、特定のアプリケーションに対して FaceID を有効または無効にすることができるため、ロジャーズ氏は、一般ユーザーがデバイスのロックを解除するために FaceID を使用することはできても、支払いの確認には FaceID を使用しないことを推奨しています。 Apple 社も、自社の生体認証技術が完全な解決策ではないことを認めているようだ。シラー氏は火曜日の演説で「完璧なシステムは存在しない」と強調した。注意深く設計されていない別の顔が現れて偶然 FaceID のロックを解除してしまう可能性は 100 万分の 1 かもしれない。

さらに具体的な証拠として、Apple が iOS 11 にさらに 2 つの新機能を設けたことが示されており、これは同社が FaceID の限界を認識していることを直接証明しています。 1つは、デバイスに接続された新しいコンピューターを信頼する前に、ユーザーが携帯電話のパスワードを入力することを要求し、ロック解除された携帯電話からデータを抽出することをより困難にすることを目的としています。 2 つ目は「SOS モード」で、ユーザーは HOME ボタンまたは電源ボタンを 5 回押して、電話のモデルに応じて TouchID または FaceID を無効にすることができます。

これらの機能の存在は、Apple が FaceID の実際のセキュリティ保護機能について確信を持っていないことを証明しています。ロジャーズ氏は、一般のiPhoneユーザーは自分の携帯電話を信頼し、利便性のためにセキュリティを犠牲にした役に立たない製品ではなく、信頼できるソリューションとして捉えるべきだと主張した。 「アップルはユーザー体験をより快適なものにすることに注力している」とロジャーズ氏は言う。「セキュリティの分野では、一定の制限を受け入れなければならない。しかし、その制限によって、Facebookに投稿した内容が他人に使用され、あなたの秘密が盗まれる可能性があるなら、昔ながらのパスワードの使用を検討したほうがよいかもしれない」

AppleのAIチップについて知っておきたいことすべて

物議を醸している FaceID について話した後は、Apple のスマートチップについて話しましょう。

人工知能はスマートフォン市場において目立つ機能およびセールスポイントとなっており、パーソナライズされたデザイン、仮想アシスタント、さらにはバッテリー寿命の改善を推進し続けています。

しかし、AI 自体には多くのコンピューティング リソースが必要になることがよくあります。この欠点を補うために、AppleやHuaweiなどの大手メーカーは、そのようなタスクを特に処理するためのチップをスマートフォンに追加しています。これらのチップは、携帯電話の既存の CPU および GPU メカニズムを補完し、他のタスクの処理を犠牲にして AI などの特定のタスクをより効率的に実行するように構成されています。さらに、メーカーは、AI 負荷によってバッテリー電力が急速に消費されるのを防ぐよう努めています。 AppleはA11 BionicチップにNeural Engineを搭載し、Huaweiは独自のソリューションであるKirin 970を発売した。

Apple の Neural Engine は、新しい FaceID 顔認識機能を含む幅広い処理タスクを処理するほか、Siri 音声コマンドの理解や画像処理などの効果を有効にします。

この傾向の影響は、決してスマートフォン分野に限定されるものではありません。 Google は Tensor Processing Unit (TPU) と呼ばれる AI チップを開発しており、まもなく Google Cloud を通じてユーザーに提供される予定です。 Microsoft も同様のクラウド テクノロジーを開発しており、HoloLens にカスタム チップを使用しています。昨年秋、半導体大手のインテルは、画像処理用AIチップの開発を専門とするMovidius社を買収した。

もちろん、AI専用チップの今後の発展見通しに同意しない人々も多くいます。グラフィック処理装置メーカーのNvidiaは、2005年頃に、自社のGPUがAI研究の定番であるディープラーニングアルゴリズムを大幅に高速化できることを発見した。同社は、GPU 上でのこうしたアルゴリズムの実行をサポートすることに継続的に投資しており、2012 年に AI の波が始まって以来、大幅な収益の伸びを見せています。 GPU は専用チップほど電力効率は高くありませんが (データ センターや携帯電話にとって非常に重要です)、複雑なグラフィック コンピューティング タスクを同時に処理できるという独自の利点があり、これは仮想現実、拡張現実、ゲームに直接反映されます。 (Nvidia はモバイル GPU では大きな存在感を示していないことを強調しておく必要があります。この分野は現在 Qualcomm が独占しており、同社のモバイル GPU ソリューションは Samsung S8、HTC U11、LG V30、Google Pixel などの主力携帯電話で広く使用されています。)

Googleと同様に、Appleもモバイルデバイスのインテリジェンスを向上させるために多くのリソースを投資し始めています。 Appleは2011年に初の主流パーソナル仮想アシスタントであるSiriをリリースしましたが、同社のAI研究開発レベルは依然として比較的遅れています。

しかし、Apple 社はその結論を否定する努力をしてきた。同社は最近、注目を集める人工知能の研究と実装計画を発表しており、昨年はカーネギーメロン大学から経験豊富なAI研究者ルスラン・サラクディノフ氏を採用し、関連する研究活動を推進した。同社はまた、研究論文の出版を開始し（目立たない社内研究開発を行うというこれまでのアプローチからの大きな転換）、進捗状況を公表するための専用ブログも開始した。

Appleは今年6月のWWDC開発者会議で、人工知能アルゴリズムをApple製品に適用するために特別に設計されたアプリケーションフレームワークのセットであるCore MLを発表しました。それ以来、GoogleとAmazonも、自社のAIソリューションがAppleの新しいフォーマットと互換性があることを確認するための変換ツールをリリースしました。さらに、Apple は、Siri の実際の機能をさらに強化しながら、携帯電話、タブレット、コンピューター デバイスに AI 要素を導入し続けています。

結論

毎年のAppleの新製品発表会はテクノロジーの饗宴とみなされており、今年のAppleの携帯電話発表会では、Appleの人工知能分野における展開がますます広範囲になっていることがはっきりと見て取れます。本物のスマートフォンをいかに作るかというのは、Appleだけの強い願望ではありません。 HuaweiがKirin 970スマートチップを発表した後、Appleはスマートフォン開発における主導的地位を維持し続けることができるでしょうか？次に人工知能携帯電話を製造するメーカーはどこでしょうか？そして、携帯電話におけるAI技術のトレンドをリードできるのは誰でしょうか？私たちは引き続き注目し、期待しています。