Blade Runners: Cómo crear un Test de Voight-Kampff para DeepFakes (Parte 1 de 3)

Llegados a este punto, es momento de empezar a hablar de las técnicas de detección de vídeos hechos con herramientas y técnicas de DeepFakes, para detectar cuándo, por ejemplo, una prueba incriminatoria o difamatoria basada en un vídeo es falso. Para eso, existe una colección de estudios y herramientas que se han ido generando en estos últimos tres años que merece la pena repasar. Los vídeos DeepFake creados con IA se pueden detectar usando las mismas herramientas, es decir, más IA. La buena noticia es que estos tipos de detección funcionan realmente bien pero al igual que ocurre en el mundo de la ciberseguridad, cada vez que se soluciona un problema otro más complejo aparece. 

Figura 3: Libro de Machine Learning aplicado a Ciberseguridad de Carmen Torrano, Fran Ramírez, Paloma Recuero, José Torres y Santiago Hernández

Además este es un problema que toda la comunidad dedicada al Machine Learning está estudiando y mejorando gracias a iniciativas como Kagle y su Deepfake Detection Challenge (DFDC). Nosotros, en nuestro equipo de Ideas Locas, también sacamos un reto de detección de DeepFakes para mejorar los recursos de los profesionales de seguridad en este área, tiempo atrás.

En general, los métodos de detección de DeepFakes más utilizados, según la clasificación recogida en el  artículo que citamos en la parte anterior «DeepFakes: Generation and Detection» se pueden dividir en cinco categorías según la técnica de DeepFake utilizada, o la técnica de DeepFake que se busca en un determinado vídeo.

• FaceSwap (intercambio de caras): Ya hemos hablado de esta técnica de DeepFake y la detección se basa principalmente en detectar artefactos, es decir, pequeñas estructuras automáticas recurrentes creadas por las herramientas de FaceSwapping,  o a través de otras anomalías comunes derivadas de este proceso. Según el tipo de técnica utilizada para crear la DeepFake se podrían detectar artefactos conocidos en la misma cara que pueden tener que ver con brillos, secuencias de colores, sombras, etcétera, el entorno de la cara, metadatos en los ficheros resultantes, fisionomía de las estructuras que se generan, sincronización del vídeo, etcétera. El artículo científico de «Exposing DeepFake Videos By Detecting Face Warping Artifacts» es un buen ejemplo de estas técnicas.

• Lip-sync (sincronización de los labios): En este caso el elemento a analizar son los labios y la coherencia de ejecución a la hora de sincronizarse con las palabras pronunciadas por ejemplo, como en el vídeo de Barack Obama que vimos en la primera parte de este artículo. Esta técnica parte de dos clasificaciones principales, la detección por artefactos (como los descritos en el punto anterior) o indirectos, como por ejemplo la detección de otro tipo de anomalías derivadas de la manipulación de la boca/labios.

• Face-Reenacement (recreación de la cara): En este caso estamos hablando de técnicas de DeepFake basadas en GANs con Landmark pre-entrenados que generan movimiento a partir de una fotografía o de unas pocas. Igual que los anteriores, se basan en la detección de artefactos o la detección indirecta de otras anomalías derivadas de la manipulación o creación de elementos de la cara que tiene que crear la GAN, como ojos, nariz, etcétera, en posiciones que no sabe cómo son. 

• GAN generated images (imágenes generadas a partir de GANs): En este tipo de clasificación se enfoca principalmente en la detección de las diferentes técnicas utilizadas para su creación. Es decir, si la GAN ha utilizado por ejemplo algún tipo de redes neuronales tipo VGG, un análisis forense de los datos podría mostrar patrones que indicara la utilización de este tipo de redes certificando la manipulación. Lo mismo ocurre por ejemplo con las CNN o Redes Convolucionales. La detección en función del parpadeo de los ojos o detección de las pulsaciones en vídeos de DeepFakes podrían ser dos aproximaciones dentro de esta clasificación, que luego veremos en más en detalle, ya que también pueden servir para detectar Virtual Replicants en tiempo real. 

• Audio Fakes (audio falso): En esta clasificación el objetivo es detectar manipulación en el audio o detectar si es o no generado de manera artificial. Para esto existen diferentes técnicas las cuales se basan principalmente en la detección de artefactos analizando los espectrogramas, tanto del original como de la supuesta réplica. No vamos a centrarnos en este artículo en la parte de audios, porque le vamos a dedicar otra serie completa más adelante