Proof of Capture: Máy ảnh mã nguồn mở chống giả mạo với chi phí dưới 100 USD

Hôm qua, Apple đã giới thiệu Apple Reference Image: một phương thức xác thực bằng mật mã để chứng minh một bức ảnh thực sự được chụp bởi máy ảnh thay vì do AI tạo ra. Trong thời gian tham gia Recurse Center mùa hè này, tôi và Alex Hornstein (hai người đam mê máy ảnh) đã chế tạo một chiếc máy ảnh có khả năng chứng thực thời điểm chụp (proof of capture).

Chứng minh tính xác thực ngay tại thời điểm chụp

Quay lại năm 2019, khi tôi đang triển khai các công cụ kiểm chứng thông tin bằng ML, ngay cả trong thời đại của "Will Smith ăn mì spaghetti", đã rõ ràng rằng các mô hình tạo sinh (generators) luôn vượt xa các bộ phát hiện (detectors). Phát hiện là một cuộc đua thất bại: mỗi cải tiến trong bộ phát hiện lại trở thành tín hiệu huấn luyện cho thế hệ mô hình tạo sinh tiếp theo. Cách tiếp cận của chúng tôi đảo ngược vấn đề: thay vì cố gắng phát hiện cái gì là giả sau khi sự việc đã rồi, hãy chứng minh cái gì là thật ngay tại thời điểm chụp.

Sự phức tạp của vấn đề này không nằm ở cấp độ kỹ thuật mà ở cách xử lý các chỉnh sửa ảnh (liệu một bức ảnh đã cắt cúp có nên giữ lại chữ ký số không?) và siêu dữ liệu (metadata): ngay khi bạn chia sẻ một hình ảnh, EXIF thường bị lược bỏ vì lý do riêng tư, và bất kỳ chữ ký nào lưu trữ ở đó cũng sẽ mất đi.

Kỹ thuật giấu tin (Steganography) và băm cảm nhận (perceptual hashes)

Đối với máy ảnh của mình, chúng tôi đã sử dụng kỹ thuật giấu tin: một hình mờ vô hình được ẩn ngay trong các điểm ảnh của bức ảnh, chứa một mã băm cảm nhận đã được ký (mã băm của nội dung hình ảnh, không phải các byte dữ liệu chính xác). Vì không có gì nằm trong siêu dữ liệu, chữ ký này vẫn tồn tại sau khi nén và thay đổi kích thước. Phiên bản đầu tiên của chúng tôi ẩn mã băm SHA-256 chính xác vào bit cuối cùng của mỗi điểm ảnh, và bất kỳ lần nén lại JPEG nào cũng phá hủy nó; phiên bản hiện tại ký một pHash và phân tán nó trên toàn bộ hình ảnh dưới dạng hình mờ miền tần số (DWT + DCT), giúp nó tồn tại được qua quá trình nén ở mức độ WhatsApp và vẫn phát hiện được các chỉnh sửa nội dung.

Chip ATECC608

Việc ký số được xử lý bởi chip mật mã ATECC608 (tự hàn!) chứa khóa công khai để xác minh và khóa bí mật để ký. Một khi đã được tạo, khóa bí mật không bao giờ rời khỏi chip: ngay cả chủ sở hữu cũng không thể đọc được nó. Và nếu bạn can thiệp vào chip, nó sẽ tự khóa lại.

Những gì Apple đang làm

Apple cũng thực hiện điều tương tự: cảm biến sẽ ký vào mọi điểm ảnh tại thời điểm chụp. Nhưng thay vì nhúng chữ ký vào hình ảnh, Private Cloud Compute phát triển nó thành một "bản âm kỹ thuật số" (digital negative) nằm cạnh bức ảnh của bạn. Quy trình xác minh của họ hiện vẫn chưa công khai hoặc rõ ràng.

Một điều tôi không thích là họ không sử dụng tiêu chuẩn mở hiện có là C2PA, vốn đã được Nikon, Sony, Leica và Adobe sử dụng. Và mặc dù họ đang mở các API để các nền tảng có thể xác minh một cách tự nhiên, nhưng gốc tin cậy (root of trust) vẫn nằm bên trong Private Cloud Compute của Apple. Apple... (thở dài).

Công bằng mà nói...

Cả Proof of Capture, Apple Reference Image hay C2PA đều không giải quyết triệt để vấn đề. Ví dụ, tấn công qua màn hình (screen attack) vẫn hiệu quả: chụp ảnh một màn hình đang hiển thị ảnh AI và bạn sẽ có một bức ảnh đã ký của một sản phẩm giả mạo. Tuy nhiên, thật tốt khi thấy các đơn vị lớn quan tâm đến việc giải quyết vấn đề này. Dự án là mã nguồn mở. Bạn có thể tự chế tạo một chiếc với chi phí dưới 100 USD. Kết thúc bằng một bức ảnh in từ máy ảnh Proof of Capture của chúng tôi. Hãy ghé thăm Recurse Center để xem tác phẩm nghệ thuật này. Nếu nhìn kỹ, bạn có thể thấy chữ ký ẩn bên trong.