ディープフェイクの発生源を突き止める技術 ― Deepfake Face Traceability with Disentangling Reversing Network

田中専務

拓海先生、最近「ディープフェイクを元の顔に近づけて推定する」という話を聞きまして、何ができるのか実務目線で教えていただけますか。うちの現場もSNSで勝手に加工された社員の写真が出回っており心配でして。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、一緒に整理しましょう。今回の研究は「偽物の顔(Deepfake)から、その元になった本物の顔を推定できるか」を扱うもので、司法的な証拠発見(フォレンジクス)に道を開く可能性があるんです。

田中専務

それって要するに、偽物画像を見て「元の人はこういう顔だっただろう」と言えるようになるということですか。それで法的に誰がやったかまで分かるんですか。

AIメンター拓海

良い確認ですね。ポイントは二つあります。まず、この技術は「元の顔イメージを推定(trace)する」ことであって、直接的に犯人を特定する技術ではないんです。次に、精度は生成方法や元画像の品質に依存しますから、万能ではありませんよ。

田中専務

具体的にはどうやって元を推定するんですか。現場導入のコストや効果を早く見積もりたいんです。

AIメンター拓海

いい質問です。簡潔に三点にまとめると、1) 偽物画像から「属性」と「識別情報(identity)」を分離する、2) 偽物の識別情報から元の識別情報を推測する、3) それらを合成して“推定顔”を生成する、という流れです。運用面ではデータパイプラインと品質管理が要で、コストは主にデータ整備と専門家の確認にかかりますよ。

田中専務

「属性」と「識別情報」を分けるというのは、要するに顔の表情や角度と、本人らしさを分けるという理解でいいですか。その後に本人らしさだけを元に戻すのですか。

AIメンター拓海

その通りです。専門用語で言うと、identity disentangling(アイデンティティ・ディセンタングリング/識別情報の分離)で、pose(姿勢)やexpression(表情)、illumination(照明)といったidentity-independent attributes(識別に依存しない属性)を切り分けます。身近な例で言えば、役者の声を分けて台本と演技を別々に扱うようなイメージですね。

田中専務

なるほど。で、実務の判断として「投資対効果」はどう見ればよいですか。現場で本当に役に立つ結果が出るか見極めたいのです。

AIメンター拓海

投資対効果の見方も三点で整理しますよ。1) まずは検証フェーズで既知のケースに対する逆変換精度を見ること、2) 次に逆変換結果を人間の専門家が裁定できるかを評価すること、3) 最後に実運用での誤検知コスト(誤って疑うコスト)と見逃しコストの比較です。これらがクリアできれば導入の利得が見えてきますよ。

田中専務

最後に、導入するとして現場側にどんな準備をさせればいいですか。データ面や運用面の注意点を教えてください。

AIメンター拓海

良い着眼点ですね。要点は三つで、1) 高品質な元画像データベースの整備、2) 判定フローに人間の確認ステップを入れる運用設計、3) プライバシーと法的合意のルール整備です。特にプライバシー面は法務と連携して進める必要がありますが、段階導入でリスクを抑えられますよ。

田中専務

よく分かりました。では私の理解で整理しますと、偽物から顔の「属性」と「識別情報」を分けて、識別情報を元に近い本物像を推論し、それを専門家が確認するという流れで、現場ではまず小さな検証から始めるということですね。ありがとうございます、これで部下に説明できます。

1.概要と位置づけ

結論を先に述べる。本論文が提示する最も重要な変化は、従来の「真偽判定」に留まるディープフェイク対策を超え、「元の顔を推定する」ことで証拠の追跡性(traceability)を目指した点である。単なる検出技術ではなく、偽造の“出自”に迫るアプローチを提案した点で、フォレンジクスや法的検証領域へ直接的な応用可能性を持つ。

まず基礎として、これまでの研究は主にDeepfake(Deepfake)という用語が示すように、生成された画像が偽物か真実かを区別する能力に注力してきた。だが真偽判定だけでは、偽造の証拠をたどり、誰の顔がどの程度改変されたかを示すには不十分である。そこに論文は「逆変換(reversing)」という新しい目的を導入した。

応用面の意義を述べると、企業や捜査機関では画像流出やなりすまし被害が発生した際に、単に「これは偽物だ」と断定するだけでなく、元の人物像を推定して被害範囲や責任所在を絞ることが求められている。したがって、追跡可能性を持つ技術は調査効率を高め、誤解や訴訟対応の初動を改善できる。

技術の位置づけは明確である。Detection(検出)からTraceability(追跡可能性)へのシフトは、企業リスク管理の観点で重大なインパクトを持つ。実務では偽造検知に加え、推定結果を証拠の一つとして取り扱うための運用設計が必要となる点に留意すべきである。

最後に、短い要約を加える。本研究は偽造画像から元の顔の特徴を再構築する「識別情報の逆推定」を提案し、フォレンジクスの実務要件に応える新たな方向性を示した点で重要である。

2.先行研究との差別化ポイント

従来研究の多くは、Deepfake(Deepfake)を機械的に見分けることに集中していた。例えば、GAN fingerprint(Generative Adversarial Network, GAN, 敵対的生成ネットワーク)が残す生成器固有の痕跡を手掛かりにした手法が代表的である。これらは偽造を検出する上で有効だが、偽作の“起点”や元画像そのものを復元する能力は持たない。

本研究が差別化する点は二つある。一つは「分離(disentangling)」という考え方を用いて、顔画像の中の識別に寄与する情報(identity)と、姿勢や表情など識別に依存しない属性(attributes)を明示的に切り分ける設計を採用した点である。もう一つは、偽の識別情報から元の識別情報を推定する「逆変換(reversing)」モジュールを導入した点で、単なる識別や検出を越えた再構成を目指している。

さらに、先行手法がGAN fingerprintを意図的に除去されると脆弱になる問題を本研究も指摘している。つまり、生成器の痕跡に依存する手法は、痕跡を消されれば機能しないが、本研究のアプローチは顔の構造的情報に着目するため、異なる弱点を持つ。

実務的な差別化の意味合いとしては、検出のみであればアラートをあげるだけで終わるが、本研究のように元像を推定できれば、被害評価や関係者への説明資料、さらには法的手続きでの補助的な証拠としての価値が生じる点が重要である。

3.中核となる技術的要素

本モデルの核は二つの段階、identity disentangling(識別情報の分離)とreversing(逆推定)で構成される。識別情報の分離にはidentity encoder(識別符号化器)とattribute encoder(属性符号化器)、そして両者を結合して画像を再構成するshared decoder(共有復元器)を用いる。ここでの目的は、顔画像を「誰であるか」と「どのように見えるか」に分解することだ。

次にreversingモジュールは、偽造された顔の識別表現から元の識別表現を推定する役割を担う。実装上は識別子空間での写像学習を行い、偽の識別子を入力として元の識別子を出力することで、再度属性と合成して“traced face”(推定顔)を生成する。

このアーキテクチャは生成逆問題(inverse problem)の一種と見なせる。つまり不完全な観測(偽造画像)から原因(元の顔)を推定する問題であり、ニューラルネットワークはその写像を近似するために用いられる。ビジネスの比喩で言えば、製品の外観だけを見て設計図の一部を再構築するような作業である。

ただし技術的制約もある。生成品質が低い偽造や性別の大幅な変更など、識別情報が大きく歪められたケースでは推定が不安定になる。また、GAN fingerprintの除去などで生成器固有のヒントが失われると、いくつかの既存手法が効かなくなる問題も報告されている。

4.有効性の検証方法と成果

検証は公開データセットを用い、偽造画像から推定したtraced face(推定顔)と元のoriginal face(元画像)との類似性を定量評価する形で行われた。評価指標には画像再構成の品質評価や識別器を用いた類似度測定が用いられ、再構成が高い確率で元の個人像に近づく結果が報告された。

具体的成果として、多くのケースで本モデルは元の顔の特徴を再現し、従来の単純な復号的アプローチよりも高い再構成精度を示した。しかし失敗ケースも明示されており、性別の違い、極端な加工、低品質画像に起因する大きな差分は再現が困難であると結論づけられている。

論文はさらに、生成器の痕跡が故意に除去された状況について言及し、痕跡に依存する手法の脆弱性を指摘している。これにより、実務での評価や導入時には偽造生成方法の多様性を想定した検証が不可欠であることが示唆された。

総じて有効性は限定的に高く、特に高品質な偽造や表情・角度の情報が残っている場合に有用である。実務ではこの技術を単独で使うよりも、既存の検出系と組み合わせて補助的に利用する運用が現実的である。

5.研究を巡る議論と課題

本研究が提示する課題は学術的かつ実務的に二層ある。学術的には、識別情報と属性の完全な分離が理想だが、視覚情報の複雑さゆえに完全分離は難しい。属性が識別に微妙に絡むケースでは誤った再構成につながるため、モデルの頑健性向上が必要である。

実務的には、推定された顔をどのように証拠として扱うかが重要である。推定は確率的な推論結果であり、法的手続きで扱う際には専門家の第三者評価や検証可能なメタデータの添付が不可欠である。誤用や過信は逆にリスクを生む。

また技術的脆弱性として、生成器の痕跡を消す手法や低品質偽造の増加は本手法の適用範囲を狭める恐れがある。これに対処するには異なるタイプの情報を組み合わせるマルチモーダルな証拠収集が考えられるが、データ収集とプライバシーのトレードオフを慎重に扱う必要がある。

最後に倫理面と法的側面の整備が重要である。推定結果を個人特定に直結させる運用は重大なプライバシー侵害や誤認を生む可能性があるため、使用ルールと透明性の確保が前提となる。

6.今後の調査・学習の方向性

今後の研究は次の三点を中心に進むべきである。第一に、識別情報と属性のより精緻な分離手法の開発である。第二に、低品質や高度に改変された偽造に対するロバスト性向上である。第三に、推定結果を実務で扱うための評価基準と運用プロトコルの確立である。

加えて、生成器痕跡の消去や多様な生成手法に対抗するため、複数ソースの証拠を組み合わせる研究が有望である。法務・倫理・技術の連携が進めば、証拠としての信頼性を高めることができるだろう。また実運用に向けた段階的検証とコスト評価が求められる。

最後に、検索に使える英語キーワードを挙げる。Deepfake traceability, disentangling reversing network, identity disentangling, GAN fingerprint, face forensics, inverse image reconstruction。これらのキーワードで文献探索を行えば、本分野の主要な潮流を追える。

会議で使えるフレーズ集

「本件は検出に留まらず、元像の推定によって被害の範囲把握に寄与します。」

「まずは既知ケースでの逆変換精度を評価し、人による裁定を組み合わせる運用を提案します。」

「プライバシーと法的合意を踏まえて段階導入し、誤検出のコストを明確化しましょう。」

Ai, J., Wang, Z., Huang, B., et al., “Deepfake Face Traceability with Disentangling Reversing Network,” arXiv preprint arXiv:2207.03666v1, 2022.

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