شيماء أحمد طالبة دكتوراه في جامعة ويسكونسن ماديسون. لقد بحثت فيما إذا كان من الممكن تغيير الرنين أو اهتزازات تردد معينة للصوت للتغلب على أجهزة التعرف التلقائي على السماعات.

هل من الممكن خداع أنظمة الكمبيوتر التي تستخدم صوت الشخص كرمز مرور؟ يقول بعض مهندسي ولاية ويسكونسن أن الإجابة هي نعم، وأنهم فعلوا ذلك جزئيًا باستخدام الأنابيب البلاستيكية التي يمكنك العثور عليها في متجر الأجهزة.

تستخدم بعض الأنظمة المصرفية عبر الإنترنت التعرف التلقائي على المتحدث - وبعبارة أكثر بساطة - صوت صاحب الحساب كرمز مرور. ويقول البروفيسور قاسم فواز، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة ويسكونسن ماديسون، إن مستخدمي ايفون من تفاحة على الأرجح على دراية بالمساعد الافتراضي سيري، الذي يستجيب فقط للمالك.

"السبب وراء استجابة سيري لك فقط هو أنهم يستخدمون هذه التقنية التي تسمى تحديد السماعة. لذلك، يحصلون على نوع من البصمة الصوتية، التي تشبه بصمة الإصبع، ويمكنهم التأكد مما إذا كانت صادرة منك أو من شخص آخر. وهذه هي الطريقة التي يستطيع بها سيري التأكد من أن المستخدم أو صاحب الهاتف يتحدث معه،" فواز يقول.

لكن فواز واثنين من دكتوراه جامعة ويسكونسن ماديسون. الطلاب جزء من جهد متعدد الجامعات لتحسين الأمن الرقمي. ولذلك، فقد كانوا يبحثون عن طرق لخداع أنظمة الكمبيوتر. لقد عملوا هم وآخرون بالفعل على استنساخ الصوت البشري وجعل جهاز كمبيوتر يتحدث مثل ذلك الشخص.

وفي الآونة الأخيرة، يقول فواز إن المهندسين أدركوا أن بإمكانهم التراجع عن التحول الرقمي والتحول إلى التناظرية لخداع العديد من أنظمة التعرف على السماعات.

"وهذه هي الطريقة التي توصلنا بها إلى فكرة تصميم نوع ما من الأجهزة التناظرية التي لا تحتوي على أي نوع من الإلكترونيات الرقمية التي تسمح لك بانتحال شخصية الآخرين،"فواز يقول.

دكتوراه. تقول الطالبة شيماء أحمد إنها حاولت أولاً التحدث عبر أنبوب من الورق المقوى الموجود في العديد من لفات المناشف الورقية، لتقليد المشاهير.

"وقد نجحت. عندما مررت بعض أصوات المشاهير عبر أنبوب المناشف الورقية للمطبخ، غيرت توقعات هؤلاء المشاهير،"يقول أحمد.

وفي نهاية المطاف، اشترى فواز بعض البلاستيكالأنابيب البلاستيكيةمن ممر أجزاء السباكة في متجر لاجهزة الكمبيوتر وبدأ الفريق في استخدام ذلك.

قاسم فواز، الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في كلية الهندسة بجامعة ويسكونسن ماديسون، في صورة استوديو في 15 فبراير 2022. فواز هو واحد من اثني عشر متلقين لجائزة التدريس المتميز لعام 2022 جائزة (دي تي ايه). (تصوير ألثيا دوتزور / جامعة ويسكونسن ماديسون)

يقول فواز إنهم أدركوا أن الأنابيب بها عيوب.

"أنابيب السباكة العادية لها أبعاد ثابتة، أليس كذلك؟ يمكنك التحكم في الطول عن طريق قصه. لكن لا يمكنك التحكم في القطر. في بعض التجارب، كنا بحاجة إلى أنابيب ذات قطر خاص، وهو ما لا يمكنك العثور عليه في بارِع المعدات. إذًا ما كنا بحاجة إليه لتصنيع هذه الأنابيب، وأسهل طريقة لتصنيع الأنابيب هي طباعتها ثلاثية الأبعاد،"فواز يقول.

تحول الفريق إلى طلاب المرحلة الجامعية آنذاك، والآن حاصلين على درجة الدكتوراه. الطالب ياش واني، الذي قام بطباعة بعض الأنابيب بتقنية ثلاثية الأبعاد. يقول واني إن العمل غيّر تركيزه الأكاديمي.

"لقد كان أمرًا رائعًا، بصراحة، أن هذه هي الطريقة التي انتهيت بها من الحصول على درجة الدكتوراه. لقد كان رائعًا بما فيه الكفاية بالنسبة لي لمواصلة القيام بذلك،"هو يقول.

طور الباحثون خوارزمية، أو تعليمات صارمة، تحدد أبعاد الأنبوب اللازمة لتحويل الرنين - أي شدة النغمة وجودتها - لأي صوت تقريبًا لتقليد صوت آخر.

في أحد التسجيلات، قرأ أحمد من مجموعة بيانات الكلام التقليدية وبدا قليلاً مثل الممثلة ليزا كودرو - كما تعلمون، فيبي من&نبسب;أصدقاء.

"ولم يكن هناك شيء على الصخرة،"ذهبت القراءة. كما حاول أحمد تقليد الممثلة كيلي رايلي الموجودة في المسلسل&نبسب;يلوستون.""ليس لدي أي فكرة،" أجاب فيليب،"وقال أحمد في التسجيل.

لم تكن تقليدًا دقيقًا. لكنهم كانوا جيدين بما يكفي لاختراق مرشحات الهجوم الرقمي لنظام المصادقة الصوتية وخداعه. وباستخدام أصوات الطلاب الآخرين أيضًا في تجربتهم، أبلغ مهندسو جامعة ويسكونسن-ماديسون عن خداع أنظمة الأمان بنسبة 60% من الوقت في اختبار شمل 91 صوتًا.

إنه جيد بما فيه الكفاية لكتابة ورقة بحثية ولكي يقدم أحمد النتائج في ندوة أمنية هذا الشهر في كاليفورنيا.

"كان الناس مهتمين بكيفية صنع أجهزة مثل الأنابيب، ولكن الأمر الأكثر تعقيدًا هو أنه يمكننا انتحال شخصية أي شخص،"يقول أحمد.

يقول فواز إن جميع صانعي أنظمة التعرف على السماعات - تفاحة، وGoogle، وIBM، وMicrosoft وغيرها - يدركون أوجه القصور المختلفة في التكنولوجيا الخاصة بهم ويحاولون إصلاحها.

يشمل ممولو أبحاث جامعة ويسكونسن المؤسسة الوطنية للعلوم ووكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية (داربا) - الذراع البحثي الكبير لوزارة الدفاع.