Фото: canva
Пожар в Центральном парке на спутниковом снимке выглядит как шлейф дыма и линия пламени. Разноцветные огни в ночь на Дивали в Индии, если смотреть из космоса, похоже, показывают широко распространенные фейерверки.
Оба изображения иллюстрируют то, что новое исследование Вашингтонского университета назвало «подделкой местоположения». Фотографии, созданные разными людьми для разных целей, являются поддельными, но выглядят как подлинные изображения реальных мест.
Исследователи предупреждают, что, учитывая более совершенные технологии искусственного интеллекта, доступные сегодня, такие «географические дипфейки» могут стать растущей проблемой.
Фото: то, что может показаться изображением Такомы, на самом деле является имитацией, созданной путем переноса визуальных паттернов Пекина на карту реального района Такомы | Чжао и др., Картография и географическая информатика
Используя спутниковые фотографии трех городов и методы, используемые для обработки видео и аудио файлов, группа исследователей намеревалась определить новые способы обнаружения поддельных спутниковых фотографий, предупредить об опасности фальсифицированных геопространственных данных и призвать к созданию системы географической проверки фактов.
«Это не просто фотошопинг. Благодаря этому данные выглядят невероятно реалистичными», — сказал Бо Чжао, доцент кафедры географии Университета штата Вашингтон и ведущий автор исследования.
Как отмечают Чжао и его соавторы, поддельные локации и другие неточности использовались при создании карт с древних времен. Частично это связано с самой природой преобразования реальных местоположений в форму карты, поскольку никакая карта не может отобразить место в точности таким, какое оно есть. Но некоторые неточности в картах — это подделки, созданные картографами.
Термин «бумажные города» описывает незаметно размещенные на карте поддельные города, горы, реки или другие объекты для предотвращения нарушения авторских прав. На более беззаботном конце спектра официальная карта автомагистралей Министерства транспорта штата Мичиган 1970-х годов включала вымышленные города «Беатосу и Гоблу», пьесу о «Beat OSU» и «Go Blue», потому что тогдашний глава из отдела хотел отдать должное своей альма-матер, защищая авторские права на карту.
Но с преобладанием географических информационных систем, Google Земля и других систем спутниковой съемки, подмена местоположения требует гораздо большей сложности, говорят исследователи, и сопряжена с большим риском. В 2019 году директор Национального агентства геопространственной разведки, организации, отвечающей за предоставление карт и анализ спутниковых изображений для Министерства обороны США, предположил, что спутниковые изображения, управляемые ИИ, могут представлять серьезную угрозу национальной безопасности.
Чтобы изучить, как можно подделать спутниковые изображения, Чжао и его команда обратились к системе искусственного интеллекта, которая использовалась для управления другими типами цифровых файлов. Применительно к области картографии алгоритм, по сути, изучает характеристики спутниковых изображений из городской местности, а затем генерирует глубокое фальшивое изображение, передавая характеристики изученных характеристик спутникового изображения на другую базовую карту — аналогично тому, как могут использоваться популярные фильтры изображений.
Затем исследователи объединили карты и спутниковые изображения из трех городов — Такомы, Сиэтла и Пекина — чтобы сравнить особенности и создать новые изображения одного города, основанные на характеристиках двух других. Они обозначили Такому своей «базовой картой» города, а затем исследовали, как географические особенности и городские структуры Сиэтла (сходные по топографии и землепользованию) и Пекина (разные в обоих) могут быть объединены для создания дип-фейковых изображений Такомы.
В приведенном ниже примере район Такомы показан в картографическом программном обеспечении (вверху слева) и на спутниковом снимке (вверху справа). Последующие глубокие поддельные спутниковые снимки того же района отражают визуальные модели Сиэтла и Пекина. Низкие здания и зелень отмечают «сиэтлскую» версию Такомы в левом нижнем углу, в то время как более высокие здания Пекина, которые ИИ сопоставил со строительными конструкциями на изображении Такомы, отбрасывают тени — отсюда темный вид структур на изображении в правом нижнем углу. Однако в обоих случаях дорожная сеть и расположение зданий схожи.
Исследователи отмечают, что неподготовленному глазу может быть сложно определить разницу между настоящим и фальшивым. Случайный зритель может списать цвета и тени просто на низкое качество изображения. Чтобы попытаться идентифицировать «подделку», исследователи сосредоточились на более технических аспектах обработки изображений, таких как цветовые гистограммы, частотные и пространственные области.
По словам Чжао, некоторые смоделированные спутниковые изображения могут служить определенной цели, особенно при отображении географических областей за периоды времени, например, для понимания разрастания городов или изменения климата.
По словам Чжао, цель исследования не состояла в том, чтобы показать, что геопространственные данные могут быть фальсифицированы. Авторы скорее надеются научиться обнаруживать поддельные изображения, чтобы географы могли начать разработку инструментов грамотности данных, подобных сегодняшним сервисам проверки фактов, для общественного блага.
«Поскольку технологии продолжают развиваться, это исследование направлено на поощрение более целостного понимания географических данных и информации, чтобы мы могли демистифицировать вопрос об абсолютной надежности спутниковых изображений или других геопространственных данных», — сказал Чжао. «Мы также хотим развить более ориентированное на будущее мышление, чтобы при необходимости принимать контрмеры, такие как проверка фактов», — сказал он.
Источник: SciTechDaily
Перевод: Айнур Искакова
