مطالعه: حسگرهای نور محیط در دستگاه‌های هوشمند خطر حفظ حریم خصوصی تصویر را به همراه دارد | اخبار MIT

در رمان جورج اورول در سال 1984، برادر بزرگ شهروندان را از طریق نمایشگرهای تلویزیونی دو طرفه زیر نظر می گیرد تا شهروندان را بدون دوربین زیر نظر بگیرد. به طور مشابه، دستگاه‌های هوشمند کنونی ما دارای حسگرهای نور محیطی هستند که در را به روی تهدید دیگری باز می‌کنند: هکرها.

این اجزای غیرفعال و ظاهراً بی‌ضرر گوشی‌های هوشمند نور را از محیط دریافت می‌کنند و روشنایی صفحه را مطابق با آن تنظیم می‌کنند، مانند زمانی که گوشی شما به طور خودکار در یک اتاق روشن کم نور می‌شود. با این حال، برخلاف دوربین‌ها، اپلیکیشن‌ها برای استفاده از این حسگرها نیازی به درخواست مجوز ندارند. در یک کشف شگفت‌انگیز، محققان آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) نشان داده‌اند که حسگرهای نور محیط زمانی که در صفحه نمایش دستگاه هوشمند تعبیه می‌شوند در برابر تهدیدات حریم خصوصی آسیب‌پذیر هستند. این تیم یک الگوریتم تصویربرداری محاسباتی را برای بازسازی تصویری از محیط از منظر صفحه نمایش، با استفاده از تغییرات تک نقطه‌ای ظریف در شدت نور این حسگرها پیشنهاد کرد تا نشان دهد چگونه هکرها می‌توانند از آنها در کنار نمایشگرها استفاده کنند. دسترسی آزاد سند برای این کار منتشر شد در پیشرفت علمی در 10 ژانویه

«این کار حسگر نور محیط و صفحه نمایش دستگاه شما را به دوربین تبدیل می کند! فلیکس هاید، استاد دانشگاه پرینستون که در این مقاله نقشی نداشت، می‌گوید: «سنسورهای نور محیطی دستگاه‌های کوچکی هستند که تقریباً در همه دستگاه‌ها و صفحه‌های قابل حمل قرار دارند که در زندگی روزمره ما را احاطه کرده‌اند. “به این ترتیب، نویسندگان یک تهدید حریم خصوصی را برجسته می کنند که کل کلاس دستگاه ها را تحت تاثیر قرار می دهد و تاکنون نادیده گرفته شده است.”

در حالی که دوربین های تلفن قبلا به عنوان در معرض دید قرار گرفته بودند تهدیدات امنیتی برای ثبت فعالیت کاربر، گروه MIT دریافت که حسگرهای نور محیط می توانند تصاویری از تعاملات لمسی کاربر بدون دوربین ثبت کنند. طبق مطالعه جدید آنها، این حسگرها می توانند حرکات معمولی مانند اسکرول، کشیدن انگشت یا کشیدن انگشت را استراق سمع کنند و نحوه تعامل کاربران با گوشی خود را هنگام تماشای ویدیو ثبت کنند. به عنوان مثال، برنامه هایی با دسترسی طبیعی به صفحه نمایش شما، از جمله پخش کننده های ویدئو و مرورگرهای وب، می توانند از شما جاسوسی کنند تا این داده ها را بدون اجازه جمع آوری کنید.

به گفته محققان، عقل مرسوم این است که حسگرهای نور محیط اطلاعات شخصی معنی‌داری را برای هکرها فاش نمی‌کنند، بنابراین برنامه‌نویسی اپلیکیشن‌ها برای دسترسی به آن‌ها غیرضروری است. یانگ لیو، محقق ارشد در بخش مهندسی برق و علوم کامپیوتر MIT و یکی از شرکت‌های وابسته به CSAIL، می‌گوید: «بسیاری معتقدند که این حسگرها باید همیشه روشن باشند. اما مانند صفحه تلویزیون، حسگرهای نور محیط می توانند به طور غیر فعال از آنچه ما انجام می دهیم بدون اجازه ما عکس بگیرند، در حالی که برنامه ها باید درخواست دسترسی به دوربین های ما را داشته باشند. نمایش‌های ما نشان می‌دهد که وقتی این حسگرها با یک صفحه نمایش ترکیب می‌شوند، می‌توانند با ارائه آن اطلاعات به هکرهایی که دستگاه‌های هوشمند شما را نظارت می‌کنند، حریم خصوصی تصویر را تهدید کنند.

جمع‌آوری این تصاویر نیازمند یک فرآیند وارونگی ویژه است که در آن حسگر نور محیط ابتدا تغییرات با نرخ بیت کم در شدت نور را جمع‌آوری می‌کند که تا حدی توسط دست در تماس با صفحه نمایش مسدود شده است. سپس خروجی ها با تشکیل یک مسئله معکوس با دانش محتوای صفحه در فضای دو بعدی نگاشت می شوند. سپس یک الگوریتم تصویر را از منظر صفحه بازسازی می کند، که به طور مکرر بهینه سازی شده و از طریق یادگیری عمیق حذف می شود تا یک نمایش پیکسلی از فعالیت دست آشکار شود.

این مطالعه ترکیب جدیدی از حسگرهای غیرفعال و مانیتورهای فعال را معرفی می‌کند تا یک تهدید تصویربرداری ناشناخته را نشان دهد که می‌تواند محیط جلوی صفحه را در معرض هکرهایی قرار دهد که داده‌های حسگر را از دستگاه دیگری پردازش می‌کنند. لیو، که با فردو دوراند، استاد EECS در MIT، عضو CSAIL و نویسنده ارشد مقاله بر روی این مقاله کار می‌کرد، گفت: «این تهدید برای حریم خصوصی تصویر قبلاً نشان داده نشده بود.

این تیم دو اقدام کاهش نرم‌افزار را برای فروشندگان سیستم‌عامل پیشنهاد کرد: سخت‌تر کردن مجوزها و کاهش دقت و سرعت حسگرها. اول، آنها توصیه می کنند دسترسی به حسگر نور محیط را با اجازه دادن به کاربران برای تأیید یا رد این درخواست ها از برنامه ها محدود کنید. برای جلوگیری بیشتر از هرگونه تهدید حریم خصوصی، این تیم همچنین محدود کردن قابلیت‌های حسگرها را پیشنهاد کرد. با کاهش دقت و سرعت این قطعات، حسگرها اطلاعات خصوصی کمتری را آشکار خواهند کرد. از نظر سخت افزاری، حسگر نور محیط نباید مستقیماً با کاربر هیچ دستگاه هوشمندی روبرو شود، بلکه در کنار آن قرار می گیرد، جایی که هیچ گونه تعامل لمسی قابل توجهی را نمی بیند.

گرفتن عکس

فرآیند وارونگی برای سه نمایش با استفاده از یک تبلت اندرویدی اعمال شد. در اولین آزمایش، محققان یک مانکن را در مقابل دستگاه قرار دادند در حالی که دست های مختلف صفحه نمایش را لمس می کردند. یک دست انسان به سمت صفحه نمایش اشاره کرد و بعداً یک بریدگی مقوایی شبیه به حرکت دست باز مانیتور را لمس کرد، با چاپ های پیکسلی جمع آوری شده توسط تیم MIT که تعاملات فیزیکی با صفحه نمایش را آشکار می کرد.

نمایش بعدی با دست انسان نشان داد که نحوه کشیدن انگشت، اسکرول، نیشگون گرفتن، کشیدن و چرخش کاربران را می‌توان به تدریج توسط هکرها با استفاده از همان روش تصویربرداری، البته تنها با سرعت یک فریم در هر 3.3 دقیقه، ثبت کرد. با یک حسگر نور محیطی سریعتر، عوامل مخرب به طور بالقوه می توانند تعاملات کاربران با دستگاه هایشان را در زمان واقعی استراق سمع کنند.

در نمایش سوم، این گروه متوجه شد که کاربران هنگام تماشای فیلم‌ها و کلیپ‌های کوتاه نیز در معرض خطر هستند. در حالی که صحنه‌هایی از کارتون‌های تام و جری روی صفحه پخش می‌شود، یک دست انسان جلوی حسگر حرکت می‌کند و تخته سفیدی در پشت کاربر که نور را به دستگاه منعکس می‌کند. یک حسگر نور محیط تغییرات ظریف در شدت را برای هر فریم ویدیو ثبت می کند و تصاویر به دست آمده حرکات لمسی را نمایش می دهند.

اگرچه آسیب‌پذیری‌ها در حسگرهای نور محیطی یک تهدید هستند، اما چنین هک‌هایی هنوز محدود است. سرعت این مشکل حفظ حریم خصوصی با سرعت بازیابی تصویر فعلی 3.3 دقیقه در هر فریم است که بر تاخیر در تعاملات کاربر غلبه می کند. علاوه بر این، اگر این تصاویر از ویدیوی طبیعی استخراج شوند، هنوز تا حدودی محو می شوند که به طور بالقوه منجر به تحقیقات آینده می شود. اگرچه نمایشگرهای تله می توانند اشیاء دور از صفحه نمایش را ضبط کنند، اما این مشکل حفظ حریم خصوصی تصویر فقط برای اشیایی که با صفحه نمایش دستگاه تلفن همراه تماس دارند تأیید شده است، مشابه اینکه دوربین های سلفی نمی توانند اشیاء خارج از کادر را بگیرند.

دو استاد دیگر EECS نیز مقاله را تألیف کرده‌اند: ویلیام تی فریمن، همکار CSAIL و همکار آزمایشگاه هوش مصنوعی MIT-IBM واتسون، گرگوری ورنل، که آزمایشگاه سیگنال‌ها، اطلاعات و الگوریتم‌ها را در آزمایشگاه تحقیقات الکترونیک هدایت می‌کند. کار آنها تا حدی توسط برنامه DARPA REVEAL و MIT Stata Family Fellowship حمایت شد.