Ультразвуковой браслет скрыл разговоры от голосовых помощников

Американские инженеры создали браслет с ультразвуковыми излучателями, которые мешают микрофонам умных колонок или смартфонов распознавать речь. В устройстве установлено 23 излучателя, а сам браслет двигается вместе с рукой, поэтому вокруг пользователя образуется постоянно меняющаяся зона помех без «слепых зон», рассказывают авторы статьи, которая будет представлена на конференции CHI 2020.

Развитие алгоритмов распознавания речи привело к тому, что многие современные устройства, причем не только умные колонки, но даже смартфоны, способны постоянно анализировать окружающие звуки на предмет команд. Обычно они не отсылают данные на сервер, пока не услышат активационную фразу. Однако из-за ошибок в распознавании речи иногда голосовые помощники слышат эту фразу в других словах и могут даже используют случайные тестировщики.

Хайтао Чжэн (Haitao Zheng) и ее коллеги из Чикагского университета создали прототип носимого устройства, которое позволяет не лишать себя удобства использования голосовых помощников, но при этом защищает конфиденциальные данные из разговоров по нажатию переключателя. Устройство представляет собой круглый и достаточно толстый браслет с 23 ультразвуковыми излучателями. Внутри корпуса установлены микропроцессор, генератор сигнала и аккумулятор, а снаружи есть переключатель и светодиод, отображающий статус генератора помех.

Работа устройства основана на том же принципе, который уже несколько лет часто используют для атак на голосовые помощники. Когда браслет находится в режиме создания помех, его излучатели непрерывно испускают звук с частотой от 24 до 26 килогерц, причем частота меняется каждые 0,45 миллисекунды. Ультразвук распространяется по помещению и когда он попадает на микрофон, внутри полости микрофона возникают искажения и звук преобразуется в слышимый. Благодаря этому он преодолевает фильтр ультразвуковых частот, который обычно есть в микрофонах смартфонов, умных колонок и других устройств.

Таким образом, когда браслет работает, микрофоны вокруг улавливают громкий шум, который мешает распознавать слова людей. При этом, в отличие от других подобных разработок, браслет не нужно направлять на конкретное заглушаемое устройство, поскольку в нем есть множество разнонаправленных излучателей.

Инженеры экспериментально проверили работу браслета, сравнив результаты распознавания речи смартфоном и сервисом IBM с включенным и выключенным браслетом. Оказалось, что при выключенном браслете пословная вероятность ошибки составляет около 30 процентов, а при включении она увеличивается до 97 процентов. Кроме того, разработчики провели эксперимент, во время которого они закрывали смартфон бытовыми предметами. Оказалось, что неплотные предметы, такие как бумага или ткань, почти не влияют на результат, однако некоторые, например, картонная коробка или пластиковый контейнер, почти полностью нивелировали влияние помех на точность распознавания.

В прошлом году датские инженеры достаточно изобретательно решили проблему приватности умных колонок. Они создали насадку на колонку, которая большую часть времени излучает прямо в ее микрофон шум, который не позволяет слышать речь людей вокруг. Однако если человек сказал активационную фразу, насадка распознает ее, прекращает издавать шум и дает колонке работать как обычно.

Григорий Копиев