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你家的語音裝置正被百米外的鐳射控制?這項實驗結果令人震驚

由 東方網 發表于 娛樂2022-09-15
簡介不過,研究人員也同時指出,並不是任意的光波都會讓麥克風錯認,畢竟智慧語音裝置還是很聰明的

臨近音鐳射廳什麼意思

你家的語音裝置正被百米外的鐳射控制?這項實驗結果令人震驚

東方網記者王佳妮、解敏11月25日報道:手機、平板電腦、智慧音箱……語音識別裝置已深入大部分人的生活中。簡單說一句話,這些“聰明”的裝置便“言聽計從”。然而,來自密歇根大學和日本電子通訊大學的研究人員日前卻在實驗中發現,符合一定要求的鐳射也控制這些語音識別裝置。

實驗:幾百英尺外“悄無聲息”地控制裝置

你家的語音裝置正被百米外的鐳射控制?這項實驗結果令人震驚

研究人員發現,只要他們能看到這個智慧裝置,便可以在幾百英尺遠的地方“悄無聲息”地指揮這些裝置,比如:控制智慧家居開關、開啟智慧車庫門、遙控解鎖和啟動某些車輛、強行輸入使用者的PIN號來開啟智慧鎖,甚至網上購物。這一發現似乎意味著,任何人都能從你的房子外面攻擊某一個智慧揚聲器,讓它做任何力所能及的事情。

這是如何辦到的?研究人員在論文中寫道:“透過調製光束強度的電訊號,攻擊者可以誘使麥克風產生電訊號,就像他們在接收真正的音訊訊號一樣。”研究人員解釋稱,他們能夠發出一種光,這種光中有一個編碼的命令,比如“開啟車庫門”等。每條命令的聲音都被編碼成光束的強度,光線照射到智慧揚聲器麥克風內建的振膜上,使它以同樣的方式振動,就如同某人說了那個命令一樣。

研究人員同時指出,攻擊的最大距離取決於鐳射的功率,當然還有實驗者的瞄準能力。除此之外,物理屏障(如窗戶)和空氣中超聲波的吸收可以進一步減少攻擊的範圍。此外,在啟用語音識別的情況下,攻擊者可以透過從裝置的合法所有者所說的相關單詞中,構造所需語音命令的記錄,從而破解身份驗證這一功能。

專家:要“騙”智慧裝置得讓鐳射先做“整形”

對於這一研究結果,東方網記者採訪了上海光機所從事鐳射物理研究的科研人員。

“要理解這個實驗,首先要了解麥克風接收聲音訊號的原理。”科研人員告訴東方網記者,聲音是由聲源振動,並透過媒介將這種振動傳播出去的聲波,最常見的媒介就是空氣。所以,聲音其實就是一種波,在振動的同時向外傳播,就像水面的波紋一樣。人聲主要透過激發空氣這種媒介引起振動從而傳到遠處。當空氣將人聲傳到麥克風上時,空氣的振動壓迫麥克風內的振膜產生相應的振動,麥克風再將這種振動轉變為電流訊號。這樣,智慧語音裝置就能識別人的聲音了。

你家的語音裝置正被百米外的鐳射控制?這項實驗結果令人震驚

而鐳射本質上,也同樣是一種波,一邊振動一邊向四周傳播,又可稱其為光波。如果麥克風沒有識別出兩者的區別,錯把光波當成聲波接收了,那麼智慧裝置也會被欺騙。大部分手機和智慧音箱都是使用的MEMS(微型機電系統)麥克風,而這一裝置恰好就有這個弱點,有時它對光波和聲波有些“臉盲”,區分不清兩者。

不過,研究人員也同時指出,並不是任意的光波都會讓麥克風錯認,畢竟智慧語音裝置還是很聰明的。“想要騙過麥克風,首先必須要對光波進行‘整形’,讓它的形狀、強度和頻率等特徵和人聲很接近。因此,科學家在演示實驗中,選用了振盪頻率在正常人聲範圍內的鐳射,並對鐳射作了調幅,將其整成了和人聲差不多的形狀。其次,光波中必須要包含有意義的指令,否則智慧音箱即使‘聽’到了什麼也不會搭理。因此,科學家們將‘詢問時間’或者‘開啟車庫門’這些指令加嵌入鐳射裡面。經過這些包裝,才能成功地用鐳射‘騙’過智慧語音裝置,實現了用鐳射來控制這些裝置。”

建議:這些方法讓智慧裝置更聽“你”的話

實驗中,哪些裝置“中招”了?據瞭解,研究人員測試了一系列裝置,並表示這些裝置容易受到這種燈光指令的影響,其中包括GoogleHome、GoogleNestCamIQ、AmazonEcho、Facebook的PortalMini、iPhoneXR和第六代iPad。其中,智慧音箱通常不會預設開啟任何使用者身份驗證功能,而蘋果派裝置是少數幾個需要研究人員想出辦法繞過這種隱私設定的。

上述這些裝置已是不少人生活中不可或缺的一部分。更令人擔憂的是,根據研究人員的說法,似乎任何人都能做到這一實驗效果,而成本僅不到400美元:其中包括一支20美元以下的鐳射筆、一個339美元的鐳射驅動器和一個28美元的聲音放大器。

你家的語音裝置正被百米外的鐳射控制?這項實驗結果令人震驚

對此,不少網友表示了擔憂:“想象一下,坐在家裡,燈突然亮了,音響莫名其妙播放起了音樂,還挺嚇人的。”“根據這個實驗結果來看,語音識別裝置很不安全,即使有身份認證,也沒什麼用。”不過,也有相當部分網友抱持另一種態度:“語音識別裝置安全性的確有待考究,但不可否認,他們的出現為生活有障礙的人士提供了很大便利。”“科技解放了人類的雙手,這本身還是值得支援的,希望相關裝置的漏洞能及時補上。”

那麼,如何才能避免智慧語音裝置被攻擊呢?上海光機所從事鐳射物理研究的科研人員也在採訪中為使用者提供了一些建議。例如,可以像手機解鎖一樣,透過設定先輸入語音密碼,解鎖後才能釋出指令;也可以在麥克風周圍加上光遮蔽,比如貼上黑色標籤紙,來擋住鐳射;又或者利用兩個麥克風同時接收指令,然後對比兩者完全吻合後才執行指令,“當然,我們在使用智慧語音裝置時也要加強自我保護意識,最簡單的方法,就是儘量避免將智慧產品放在別人能輕易看到的地方”。

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