Er menneskelige hjerner sårbare over for stemme-morphing-angreb?

En nylig forskningsundersøgelse ledet af University of Alabama ved Birminghams Department of Computer Science undersøgte de neurale grundlag for stemmesikkerhed, og analyserede forskellene i neurale aktiviteter, når brugere behandler forskellige typer stemmer, inklusive morfede stemmer.

Resultaterne? Ikke behagelig for øret. Eller hjernen.

Undersøgelsen viste, at der muligvis ikke er nogen statistisk signifikante forskelle i den måde, den menneskelige hjerne behandler originale legitime højttalere i forhold til syntetiserede højttalere, der henviser til, at klare forskelle er synlige, når de møder legitime versus forskellige andre menneskelige talere - hvilket betyder, at mennesker er sårbare over for stemmeimitationsangreb.

"Vores undersøgelse tyder på, at menneskelige brugere kan være sårbare over for stemme-morphing-angreb på et grundlæggende niveau, da deres hjerner ikke ser ud til at reagere anderledes på originale versus morphed-stemmer, " sagde Nitesh Saxena, Ph.D., ledende forsker i undersøgelsen, en professor i UAB's Institut for Datalogi og direktør for UAB's SPIES Lab. "Vi mener, at dette er et væsentligt resultat, da det kan tyde på, at folk - og deres hjerner - måske ikke er i stand til at skelne ægte og falske stemmer fra hinanden."

Hvilken stemme er Oprah Winfreys? WBHM sætter dine ører – og hjerne – på prøve.

Forskerne undersøgte, hvordan informationen, til stede i de neurale signaler, der fanges af en banebrydende neuroimaging-modalitet kaldet funktionel nær-infrarød spektroskopi, eller fNIRS, kan bruges til at forklare brugernes modtagelighed for stemmeimitationsangreb ved hjælp af syntetiserede stemmer.

Undersøgelsen analyserede forskellene i neurale aktiviteter, når deltagerne lyttede til en højttalers originale stemme og morfede stemme. De morfede stemmer blev produceret ved hjælp af et offentligt tilgængeligt stemmesynteseværktøj kaldet CMU Festvox. Forskerne siger, at de ikke så nogen statistisk signifikante forskelle i aktiveringerne i hjerneområder, der er blevet rapporteret i tidligere undersøgelser af ægte versus falsk påvisning, såsom ægte versus falske hjemmesider (under phishing-angreb) og ægte versus falske malerier.

Kontrast 1:Original højttaler versus ændret stemme

Denne analyse gav en forståelse af, hvordan den oprindelige talers stemme og den modificerede talers stemme opfattes af den menneskelige hjerne. Forskerne samlede fire offertalere, som alle blev bekendt med deltagerne under eksperimentet.

I denne del, forskerne undersøgte de neurale aktiviteter, når deltagerne lyttede til alle originale højttalere og alle morfede højttalere.

Kontrast 2:Original højttaler versus anderledes højttaler

Den anden kontrast blev sammenlignet med de neurale målinger, når deltagerne lyttede til stemmen fra en original højttaler versus stemmen fra en anden højttaler. Forskere antog, at de originale højttalere - siden de blev bekendt med deltagerne - vil producere neurale aktiveringer, der er forskellige fra de forskellige højttaleres.

Nøgleindsigter

Deltagerne i undersøgelsen viste øget aktivering på de områder, der er forbundet med beslutningstagning, arbejdshukommelse, tilbagekaldelse af hukommelse og tillid, mens man besluttede sig for legitimiteten af ​​talernes stemmer sammenlignet med resten af ​​forsøgene (hvor de ikke var involveret i nogen opgave) som udgangspunkt.

Samlet set, resultaterne viste, at brugerne helt sikkert gjorde en betydelig indsats for at træffe rigtige kontra falske beslutninger, som afspejlet af deres hjerneaktivitet i områder, der er korreleret med kognitiv behandling af højere orden. Selvom der var neurale forskelle i den måde, deltagernes hjerner behandlede originale versus forskellige taleres stemmer, der blev ikke fundet forskelle i den måde, deltagernes hjerner behandlede originale versus morfede stemmer.

De adfærdsmæssige resultater tydede også på, at brugerne ikke klarede sig godt med at identificere originale og modificerede stemmer.

"Dette ville gøre almindelige brugere meget tilbøjelige til forskellige former for svindel, der kan udnytte de nuværende og fremtidige fremskridt inden for stemmesyntese, " sagde Saxena. "F.eks. nogen kan efterlade dig en talebesked, der udgiver sig for at være din mor, og du ville ikke kunne fortælle det. På den positive side, vores undersøgelse tyder også på, at nuværende stemmesynteseværktøjer kan være klar til at betjene dem, der har mistet deres stemmer, da lytterne måske ikke er i stand til at opfatte forskellen mellem en højttalers faktiske stemme kontra den syntetiserede stemme."